JP5048384B2 - Battery charger for railway vehicles - Google Patents

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Description

本発明は、鉄道車両が電化区間を行中に架線からの電力供給を受けて車載バッテリに電力エネルギとして充電し、この車載バッテリから供給される電力で鉄道車両が非電化区間を運行できるようにした鉄道車両バッテリ充電装置に関する。 The present invention can charge the electric power energy to the on-vehicle battery supplied with electric power from the overhead line the railcar electrified section in luck line, so that the railway vehicle by electric power supplied from the vehicle battery can be operated non-electrified section The present invention relates to a battery charger for railway vehicles.

従来、鉄道車両に充放電可能な車載バッテリと、この車載バッテリ充電回路を装備し、鉄道車両が電化区間を行する場合には、架線から供給される電力で行しながら車載バッテリに充電し、架線無い非電化区間を行する場合には、車載バッテリに蓄電した電力で運行できるようにした鉄道車両の充放電制御技術が種々提案されている。 Conventionally, a rechargeable onboard battery railcar equipped with the charging circuit of the vehicle battery, when the railway vehicle is luck rows electrified section is the vehicle battery while luck line by the power supplied from the overhead wire also charged, in the case of luck row without non electrified section of overhead wire, the charge and discharge control technology railcar to allow luck rows electric power accumulated in the vehicle-mounted battery have been proposed.

例えば、特許文献1に記載のインバータ制御式電気車両は、複数のインバータ制御装置と、補機回路電源装置と、充電装置と、この充電装置で電される蓄電池とを備えている。パンタグラフを介して直流1500Vの架線電圧が各インバータ制御装置と補機回路電源装置に供給される。各インバータ制御装置は、架線電圧を受けて3相交流電動機の回転数とトルクを変化させるので、インバータ制御式電気車両の速度と牽引力がコントロールされる。補機回路電源装置は架線電圧を交流3相の440Vに変換するので、充電装置により直流600Vで蓄電池に充電される。 For example, an inverter-controlled electric vehicle described in Patent Document 1 includes a plurality of inverter control unit, and the auxiliary circuit power supply, a charging device, and a storage battery charge reservoir in the charging device. An overhead voltage of 1500 V DC is supplied to each inverter control device and auxiliary circuit power supply device via the pantograph. Since each inverter control device receives the overhead wire voltage and changes the rotation speed and torque of the three-phase AC motor, the speed and traction force of the inverter-controlled electric vehicle are controlled. Since the auxiliary circuit power supply apparatus for converting an overhead wire voltage to 440V AC three-phase, Ru is charged in the storage battery DC 600V by the charging device.

の種の電気車両に搭載する蓄電池は、高電圧(例えば、600〜800V)且つ大容量(例えば、150〜200A)であるため、その外形形状が大きく、しかも重量も重くなる。そこで、蓄電池を複数個のユニットに分割し、これらのユニットを複数の車両に分散させるのが一般的である。
特開平6−98409号公報(第5〜6頁、図1)
Battery to be mounted on the species of electric vehicles this is a high voltage (e.g., 600-800V) and large (e.g., 150~200A h) because it is, its external shape is large and the weight becomes heavier. Therefore, by dividing the battery into a plurality of units, it is common to disperse them Ranoyu knit a plurality of vehicles.
JP-A-6-98409 (pages 5-6, FIG. 1)

前述した特許文献1に記載のインバータ制御式電気車両においては、この電気車両が電化区間を行中に蓄電池に充電するようにした単なる充電技術が開示されただけなので、この電気車両が電化区間を行中に、蓄電池に蓄電されている蓄電容量を検出することも、充電電流を制御することも記載無く、架線電圧により蓄電池を状態にまで充電するか、否かも明確でないIn the inverter-controlled electric vehicle described in Patent Document 1 described above, since mere charging technique the electric vehicle so as to charge the storage battery for electrified section in luck row is disclosed, the electric vehicle is electrified section the in luck line, detecting the power storage capacity that is stored in the electricity storage battery also, without also described to control the charging current to recharge the battery until the fully state by the overhead wire voltage, also not clear whether.

電池に充電る場合には、電気車両が次の非電化区間を蓄電池の充電電力で分に運行できる場合であっても、蓄電池に充電されていない場合には、電気車両は、充電量に応じたキロ程しか運行できず、次の非電化区間を運行することができなという問題がある。 If you fully charged battery, even when the electric vehicle can travel to ten minutes the following non-electrified sections in the charging power of the battery, if not fully charged battery, the electric vehicle , can not be operated only about kilometers in accordance with the amount of charge, there is a problem that that can not be able to navigate to the following non-electrified section.

更に、蓄電池を搭載した電気車両が列車事故を起こし、蓄電池から充電電流が外部に漏出する場合には、乗客や乗員が感電する可能性がある。 In addition, the electric vehicle equipped with a storage battery caused the train accident, in the case charging current from the battery is you leaking to the outside, there is a possibility that the passengers and crew to electric shock.

本発明の目的は、鉄道車両が電化区間を運行中に車載バッテリに確実且つ効率よく充電でき、この車載バッテリに蓄した電力で次の非電化区間を確実に運行できるようにすること、高電圧の車載バッテリに対する安全対策を向上させること、等である。 An object of the present invention, the railcar reliably vehicle battery during operation of the electrified section, and can efficiently fully charged, so that the charge reservoir and power in the next non-electrified section in the in-vehicle battery can be operated reliably Improving safety measures for high-voltage in-vehicle batteries.

請求項1の鉄道車両のバッテリ充電装置は、電力エネルギを蓄電可能な車載バッテリと、電化区間においては架線からパンタグラフを介して電力供給され、非電化区間においては前記車載バッテリから電力供給されて、車両を駆動する駆動用電動機とを備え、電化区間と非電化区間とに亙って連続して運行可能な鉄道車両における前記車載バッテリに対する充電装置であって、予め運行情報を記憶した記憶手段と前記電化区間を運行中に前記車載バッテリへの充電電流を前記運行情報から求めた充電可能時間に基づいて決定する演算手段とを有する充電制御手段と、前記架線に電気的に接続されるDCLINKと前記車載バッテリとに接続され、直流から3相交流に変換する電源変換器と、この3相交流を直流に再変換する他励式変換器とを備え、前記演算手段で決定した充電電流で前記車載バッテリに充電するように前記充電制御手段で充電電流を調節可能な電圧補償手段と、前記車載バッテリの充電電力を前記電動機に供給する放電用スイッチ及び前記電動機からの発生電力を前記車載バッテリに回生充電する充電用スイッチとを備え、前記放電用スイッチと前記充電用スイッチとは並列配置され且つ前記DCLINKと前記車載バッテリとに接続され、前記非電化区間において前記充電制御手段は、前記電圧補償手段の作動を停止し、前記放電用スイッチを閉成すると共に前記充電用スイッチを開成する一方、ブレーキ時には、前記充電用スイッチを閉成すると共に前記放電用スイッチを開成するものである。
尚、本願において、回生とは、誘導電動機で発生した電力をバッテリ等に供給することをいう。
The battery charger for a railway vehicle according to claim 1 is supplied with electric power from an in-vehicle battery capable of storing electric energy and a pantograph from an overhead line in an electrified section, and is supplied from the in-vehicle battery in a non-electrified section, A charging device for the in-vehicle battery in a railway vehicle that includes a drive motor for driving the vehicle and that can be operated continuously over an electrified section and a non-electrified section, and stores storage information in advance. Charge control means having calculation means for determining a charging current to the vehicle-mounted battery based on the chargeable time obtained from the operation information during operation of the electrified section; and DCLINK electrically connected to the overhead wire; A power converter that is connected to the in-vehicle battery and converts direct current to three-phase alternating current, and a separately excited converter that reconverts the three-phase alternating current to direct current A voltage compensating means capable of adjusting a charging current by the charging control means so as to charge the in-vehicle battery with a charging current determined by the calculating means, and a discharging switch for supplying charging power of the in-vehicle battery to the electric motor. And a charging switch for regeneratively charging the in-vehicle battery with electric power generated from the electric motor, wherein the discharging switch and the charging switch are arranged in parallel and connected to the DCLINK and the in-vehicle battery, In the electrification section, the charging control means stops the operation of the voltage compensating means, closes the discharging switch and opens the charging switch, while closing, the charging switch closes the charging switch. The discharge switch is opened.
In the present application, regeneration refers to supply the power generated by the induction motor to battery-like.

鉄道車両が電化区間を行する場合、架線からパンタグラフを介して受けた電力が駆動用電動機に供給され鉄道車両が走行する。このように、化区間を行中に、運行情報から求めた充電可能時間に基づいて、車載バッテリへ充電する充電電流が演算される。
ここでいう走行は単に車両が走ることをいい、また運行とは車両の停止・停車を含む一連の状態をいう。
If the railway vehicle luck rows electrified section, it is supplied to the dynamic electric motor driving the power received via the pantograph from the overhead wire to the railway vehicle travels. Thus, during the luck rows electrification period, on the basis of the chargeable time obtained from the operation information, the charging current for charging the vehicle battery is calculated.
Traveling here simply means that the vehicle is running, and operation means a series of states including stopping and stopping of the vehicle.

のように運行時間と充電時間の関係から求めた充電電流となるよう充電制御手段が電圧補償手段を制御するので、鉄道車両が電化区間を行し終わるまでに充電を終え、車載バッテリは満充電状態になる。さらに引き続いて非電化区間を行する場合、充電状態の車載バッテリから電力が駆動用電動機に供給され、非電化区間を運行できる。 Since the charging current and made by UTakashi charge control means which is determined from the relationship of operating time and the charging time as this is to control the voltage compensation means, railway vehicle has finished charging in until you have luck line the electrified section, vehicle battery ing in a fully charged state. If you luck row further subsequent non-electrified section, is supplied to the dynamic electric motor driving power from the vehicle battery in a fully charged state, Ru can travel a non-electrified section.

請求項2の鉄道車両のバッテリ充電装置は、請求項1に従属し、前記充電制御手段は、前記電化区間のブレーキ時には、前記DCLINKから前記架線に逆流させることなく、前記電動機で発生した電力を、前記車載バッテリに回生充電するよう、前記電圧補償手段を制御する Electric battery charging apparatus for a railway vehicle according to claim 2 depends on claim 1, wherein the charging control means, wherein when electrified section of brakes, which said without flowing back into the overhead line from dcLINK, generated by the electric motor force, so that regenerative charging the vehicle battery, for controlling said voltage compensation means.

請求項の鉄道車両のバッテリ充電装置は、請求項2に従属し、前記電化区間のブレーキ時には、前記DCLINKから前記架線へ電流が逆流するのを防止する逆流防止スイッチ手段を、前記パンタグラフと前記DCLINKとの間に設けた Battery charging device for railway vehicle according to claim 3 is dependent on claim 2, wherein when electrified section of brakes, the backflow prevention switch means current from said DCLINK to the overhead wire is prevented from flowing back, and the pantograph It was provided between the DCLINK .

請求項の鉄道車両のバッテリ充電装置は、請求項1〜各々に従属し、複数の遮断用接点を有する遮断器を設け、車載バッテリは複数のバッテリユニットを直列に接続して構成され、これら複数のバッテリユニットの接続部の各々に遮断器の遮断用接点を介設しA battery charger for a railway vehicle according to a fourth aspect is dependent on each of the first to third aspects, and includes a circuit breaker having a plurality of contact points for interruption, and the in-vehicle battery is configured by connecting a plurality of battery units in series. , it is interposed a blocking circuit breaker contacts to each of the connecting portions of the plurality of battery units.

請求項の鉄道車両のバッテリ充電装置は、請求項1〜各々に従属し、前記DCLINKの電圧が所定電圧以下になったことを検出する電圧低下検出器を設け、この電圧低下検出器で電圧低下検出ると、前記充電制御手段電圧補償手段による充電動作を停止させA battery charger for a railway vehicle according to claim 5 is dependent on each of claims 1 to 4 , and includes a voltage drop detector that detects that the voltage of DCLINK is equal to or lower than a predetermined voltage, and the voltage drop detector in upon detecting a voltage drop, the charge control unit Ru stops the charging operation by the voltage compensation means.

請求項1の発明によれば、電力を蓄電可能な車載バッテリと走行駆動用電動機とを備え、電化区間と非電化区間とに亙って連続して行可能な鉄道車両における車載バッテリに対する充電装置で、記憶手段と演算手段とを有する充電制御手段と、電圧補償手段とを設け、電化区間行中、運行情報から求めた充電可能時間に基づいて演算した充電電流となるように電圧補償手段が制御され、鉄道車両が電化区間の行中に車載バッテリを電できる。 According to the present invention, a power storage can board battery power for driving the running motor, the charging of the vehicle battery in luck line capable railcar continuously over the the electrified section and a non-electrified section in the device, a charge control unit and a storage means computing means, provided the voltage compensation means, during electrification interval luck line, so that the charging current has been calculated based on chargeable time obtained from the operation information the voltage compensation means is controlled, railcar cut with fully charge the vehicle battery during luck row of electrified section.

電化区間運行中は、電動機は架線から電力を受ける代わりに、充電された車載バッテリから電力を受けることができ、鉄道車両は電化区間に続く非電化区間を支障なく運行できる。
非電化区間において、前記車載バッテリの充電電力を電動機に供給する放電用スイッチを設け、電圧補償手段の作動を停止して放電用スイッチを閉成するので、当該回路では電圧補償手段の余分な動作や制御を抑制して、車載バッテリに蓄電された電力を放電用スイッチで電動機に供給して、鉄道車両を運行させることができる。
車載バッテリから電動機に至る放電回路には電圧補償手段が介在せず、放電動作を妨げる抵抗体が存在しないので、電圧補償手段における放電ロスを回避し、車載バッテリ電力の全てを電動機に効率良く供給することが可能になる。
鉄道車両用の電動機は通常、電化区間を運行中に架線電圧が大きく変動した場合でも、安定運行が可能なように設計されており、非電化区間運行時に、車載バッテリから出力される駆動電圧に同様の変動が生じた場合でも、問題なく電動機を駆動制御することができる。
非電化区間のブレーキ時において、前記電動機からの発生電力を車載バッテリに回生充電する充電用スイッチを設け、電圧補償手段の作動を停止して充電用スイッチを閉成するので、当該回路では電圧補償手段の余分な動作や制御を抑止して充電ロスを回避でき、発生電力の全てを車載バッテリに効率良く回生充電することが可能になる。
回生電流が電圧補償手段の設定電流以下になれば、電圧補償手段に自動的に切り替わり、充電用スイッチには逆電圧が加わるので、充電用スイッチとしてサイリスタ等の自己消弧機能が不要の安価なスイチング素子を採用することができる。
During non-electrified sections runs, instead motor receiving from power overhead line, can receive power from a fully charged vehicle battery, the railway vehicle can travel without disabilities supporting the non-electrified section following the electrified section.
In the non-electrified section, a discharge switch for supplying the charging power of the in-vehicle battery to the motor is provided, and the operation of the voltage compensation means is stopped and the discharge switch is closed. And the control can be suppressed, and the electric power stored in the in-vehicle battery can be supplied to the electric motor by the discharge switch to operate the railway vehicle.
There is no voltage compensation means in the discharge circuit from the in-vehicle battery to the motor, and there is no resistor that prevents the discharge operation. Therefore, discharge loss in the voltage compensation means is avoided, and all the in-vehicle battery power is efficiently supplied to the motor. It becomes possible to do.
Electric motors for railway vehicles are usually designed so that stable operation is possible even when the overhead line voltage fluctuates significantly during operation in the electrified section. Even when similar fluctuations occur, the electric motor can be driven and controlled without any problem.
When braking in a non-electrified section, a charging switch that regeneratively charges the power generated from the motor to the in-vehicle battery is provided, and the operation of the voltage compensation means is stopped and the charging switch is closed. It is possible to prevent charging loss by suppressing excessive operation and control of the means, and it is possible to efficiently regenerate and charge all of the generated power to the in-vehicle battery.
When the regenerative current falls below the set current of the voltage compensation means, it automatically switches to the voltage compensation means, and a reverse voltage is applied to the charging switch, so that a self-extinguishing function such as a thyristor is unnecessary as a charging switch. A switching element can be employed.

請求項2の発明によれば、電化区間において、前記充電制御手段は、鉄道車両のブレーキ時に、DCLINKから架線に逆流させることなく、電動機で発生した電力エネルギ当該車両の車載バッテリに電するよう電圧補償手段を制御するので、生失効等の無なく且つ効率良く車載バッテリに蓄電でき、且つその他請求項1と同様の効果を奏する。 According to the invention of claim 2, in electrified sections, said charging control means, when the railway vehicle brake, without flowing back to the overhead line from dcLINK, to charge reservoir power energy generated by the electric motor vehicle battery of the vehicle since controlling the good cormorants voltage compensation means, and there is no wasted such regenerative revocation can be efficiently accumulated in a vehicle battery, and the same effect as other claim 1.

請求項の発明によれば、前記電化区間のブレーキ時には、DCLINKから架線へ電流が逆流するのを防止する逆流防止スイッチ手段を、パンタグラフとDCLINKとの間に設けたので、電化区間におけるブレーキ時でも、電動機から架線に回生電流が逆流しない構成で載バッテリへの充電電流変更制御一切必要とせず、充電制御手段による回生電力充電制御省略ることができ、且つその他請求項2と同様の効果を奏する。 According to the invention of claim 3, wherein when electrified section of brakes, the backflow prevention switch means for preventing the current to the overhead wire is flowing back from dcLINK, since there is provided between the pantograph and dcLINK, brake in electrified sections even when, in the configuration regenerative current to the motor or call line is not flow back, charging current change control to the vehicle mounting the battery also does not require any, can you to omit the regenerative power charging control by the charging control means, and Other effects similar to those of the second aspect are achieved.

請求項の発明によれば、複数の遮断用接点を有する遮断器を設け、前記車載バッテリは複数のバッテリユニットを直列に接続して構成され、これら複数のバッテリユニットの接続部の各々に遮断器の遮断用接点を介設したので、車載バッテリに接続される充電回路で何らかの短絡状態が発生し、大きな短絡電流がバッテリ充電回路に流れるような場合でも、遮断器が有する複数の遮断用接点が一斉に開成される。 According to invention of Claim 4 , the circuit breaker which has several contact for a interruption | blocking is provided, The said vehicle-mounted battery is comprised by connecting several battery units in series, and interrupts | blocks to each of the connection part of these several battery units. Even if a short circuit occurs in the charging circuit connected to the in-vehicle battery and a large short-circuit current flows to the battery charging circuit, the circuit breaker has multiple circuit breaker contacts. Will be established all at once.

載バッテリは、開成された複数の遮断用接点により複数のバッテリユニット毎に分割されるとともに、電圧補償手段を故障から確実に保護することができる。また、複数の遮断用接点は、車載バッテリの直流回路に直列状に介設されているため、これら遮断用接点の遮断時における接点溶融を確実に回避することができる。 Car mounting battery while being divided for each plurality of battery units by a plurality of blocking contacts are opened, it is possible to reliably protect the voltage compensation means from the fault. In addition, since the plurality of contact points for interruption are interposed in series in the DC circuit of the in-vehicle battery, it is possible to reliably avoid melting of the contacts when these contact points for interruption are interrupted.

載バッテリは高電圧且つ大容量であっても、各バッテリユニットの出力電圧が人体に支障の無い安全な電圧(例えば、100V)に設定しておくことで、何らかの列車事故が発生した場合でも、バッテリ回路への大きな短絡電流の流出を確実に回避して、乗客や乗員の感電防止、つまりバッテリに対する安全対策を確実なものにできる。その他請求項1〜の何れか1項と同様の効果を奏する。 Also the car mounting battery is a high voltage and large capacity, safe voltage output voltage without hindrance to the human body of each battery unit (e.g., 100 V) By setting the even if some train accident Therefore, it is possible to reliably avoid a large short-circuit current from flowing into the battery circuit and to prevent electric shock of passengers and passengers, that is, to ensure safety measures for the battery. Other effects similar to those of any one of claims 1 to 3 can be achieved.

請求項の発明によれば、前記DCLINKの電圧が所定電圧以下になったことを検出する電圧低下検出器を設け、この電圧低下検出器で電圧低下検出ると、充電制御手段電圧補償手段による充電動作を停止させるので、架線に電力を供給する変電所に対する電力供給負担を格段に軽減させることができ、更なる架線電圧の低下を確実に防止することができる。その他請求項1〜の何れか1項と同様の効果を奏する。 According to the invention of claim 5, a voltage drop detector for detecting that the voltage of the DCLINK is equal to or lower than a predetermined voltage is provided, upon detecting a voltage drop in the voltage drop detector, the charge control unit voltage Since the charging operation by the compensation means is stopped, the power supply burden to the substation that supplies power to the overhead line can be remarkably reduced, and further reduction of the overhead line voltage can be surely prevented. Other effects similar to those of any one of claims 1 to 4 can be achieved.

本実施例の鉄道車両のバッテリ充電装置は、鉄道車両である電動車に搭載された車載バッテリに、電化区間の行中に、充電可能時間に応じた充電電流で充電する一方、電動車のブレーキ時に発生する電力を、架線に逆流させることなく、車載バッテリに効率良くに回生充電できるようにしてある。更に、非電化区間の行に際して、この車載バッテリに充電された電力により運行駆動用誘導電動機が駆動制御されるようにしてある。 Battery charging device for railway vehicle of the embodiment, the vehicle battery mounted on an electric vehicle is a railway vehicle, in luck row of electrified section, while charging by the charging current corresponding to the chargeable time, electric vehicles The on-board battery can be fully regeneratively charged efficiently without causing the electric power generated during braking to flow back to the overhead line. Furthermore, non-upon electrified sections luck rows, the vehicle battery to the operation for driving the induction motor by fully charged power are so driven and controlled.

車載バッテリ10に電力を充電可能なバッテリ充電装置25について説明する前に、最初に、図1−1に基づいて、このバッテリ充電装置25と行駆動用の3相の誘導電動機8が搭載されている電動車2(鉄道車両)について説明する。 Before describing rechargeable battery charger 25 power to the vehicle-mounted battery 10, first, on the basis of FIG. 1 -1, the induction motor 8 of the battery charger 25 and a three-phase for luck row drive is mounted The electric vehicle 2 (railcar) that is being used will be described.

図1−1に示すように、この電動車2は一般的な鉄道車両であり、図示外の変電所から架線1に給電されている直流をパンタグラフ3で集電し、高速遮断器20と、電磁接触器21と、高周波成分を阻止するフィルタリアクトル6とを順次経てDCLINK4に供給し、VVVF制御(可変電圧可変周波数制御)が可能なVVVFインバータ7により、V(電圧)/F(周波数)一定の3相交流に変換するようになっている。 As shown in FIG. 1 -1, the electric car 2 is a general railroad vehicle, a direct current is fed from an unillustrated substation overhead line 1 and the current collector at pantograph 3, a high-speed of the circuit breaker 20 The VVVF inverter 7 capable of VVVF control (variable voltage variable frequency control) is sequentially supplied to the DCLINK 4 through the electromagnetic contactor 21 and the filter reactor 6 that blocks high frequency components, and V (voltage) / F (frequency). It is designed to convert to a constant three-phase alternating current.

CLINK4とは、電動車2内の電気回路において、VVVFインバータ7の直流部、車載バッテリ10からの直流部、架線1からの直流部等が直流側の1点で互いに連係している点をいうThe D CLINK4, in the electric circuit in the electric vehicle 2, the DC portion of the VVVF inverter 7, the DC portion of the vehicle battery 10, a point that DC unit or the like from the overhead line 1 is linked to one another at one point DC side Say .

導電動機8は、VVVFインバータ7から供給される3相交流の電圧及び周波数と、誘導電動機8の回転周波数の大小関係に応じて、その動作モードが変わる。即ち、「VVVFインバータ周波数>誘導電動機周波数」の場合には、所謂スリップが「正」の領域で、誘導電動機8には加速トルクが作用する。誘導電動機8の停動トルクを越えない範囲内ではスリップに比例してトルクが増加する。 Induction motor 8, the voltage and frequency of the three-phase alternating current supplied from the VVVF inverter 7, in accordance with the magnitude relationship between the rotational frequency of the induction motor 8, the operation mode is changed. That is, in the case of “VVVF inverter frequency> induction motor frequency”, acceleration torque acts on the induction motor 8 in a region where the so-called slip is “positive”. The torque increases in proportion to the slip within a range not exceeding the stationary torque of the induction motor 8.

「VVVFインバータ周波数=誘導電動機周波数」の場合には、所謂「スリップ=0」の状態であり、トルクは発生しない。誘導電動機8はVVVFインバータ7から与えられる周波数で励磁された状態あり、惰行状態である。一般に、電気車制御で言う「惰行」とはこの状態の場合もあるが、この場合、励磁による鉄損の発生が嫌われるので、惰行運行の殆どの場合、VVVFインバータ7の作動を中止し、無加圧で使用される場合が多い。 In the case of “VVVF inverter frequency = induction motor frequency”, the state is so-called “slip = 0”, and no torque is generated. The induction motor 8 is in an excited state at a frequency given from the VVVF inverter 7 and is in a coasting state. In general, referred to in the electric vehicle control is a "coasting" there is also a case of this state, but the case of this, since the occurrence of iron loss is hated by the excitation, in most cases of惰Gyoun line, the operation of the VVVF inverter 7 It is often discontinued and used without pressure.

「VVVFインバータ周波数<誘導電動機周波数」の場合には、所謂スリップが「負」の領域で、誘導電動機8は発電機として作動し、ブレーキトルクが作用する。誘導電動機8の最大ブレーキトルクを越えない範囲内では、スリップに比例してトルクが増加する。ここで、DCLINK4とグランドライン5の間に設けられたコンデンサ11は、リアクトル6と協働してVVVFインバータ7のスイッチング作用により発生する高調波を吸収し、架線1側に高調波が流出するのを防止するEMIフィルタとして機能する。 In the case of “VVVF inverter frequency <induction motor frequency”, the induction motor 8 operates as a generator and a brake torque is applied in a so-called slip “negative” region. As long as the maximum brake torque of the induction motor 8 is not exceeded, the torque increases in proportion to the slip. Here, the capacitor 11 provided between the DCLINK 4 and the ground line 5 absorbs harmonics generated by the switching action of the VVVF inverter 7 in cooperation with the reactor 6, and the harmonics flow out to the overhead wire 1 side. the works in the EMI filter to prevent.

運転士により図示しないマスターコントローラが操作され、力行指令が出されると、VVVF制御された3相交流により、電動車2は停止状態から、マスターコントローラの力行指令に基づいて、中速域を経て高速域まで加速が可能である。運転士のマスターコントローラ操作によりブレーキ指令が出されると、VVVFインバータ7により、誘導電動機8の回転周波数より低い周波数のVVVF交流が出力され、発電機として作動しブレーキ動作が開始され、高速域から中速域を経て減速できるようになっている。但し、このブレーキ動作においては、後述するように、誘導電動機8で発生する電力が後述するバッテリ充電装置25により車載バッテリ10に回生充電(蓄電)可能になっている。   When a master controller (not shown) is operated by the driver and a power running command is issued, the electric vehicle 2 is stopped from the stopped state by the VVVF controlled three-phase alternating current, and then the high speed is passed through the medium speed range based on the power running command of the master controller. Acceleration is possible up to the region. When a brake command is issued by the driver's master controller operation, the VVVF inverter 7 outputs a VVVF alternating current having a frequency lower than the rotational frequency of the induction motor 8, and operates as a generator to start the brake operation. You can decelerate through the speed range. However, in this brake operation, as will be described later, the electric power generated by the induction motor 8 can be regeneratively charged (charged) to the in-vehicle battery 10 by the battery charging device 25 described later.

動車2が電化区間を力行行又は惰行運行中に架線1からの架線電力を受けて、或いはブレーキ作動による誘導電動機8からの回生電力を受けて、車載バッテリ10を充電するバッテリ充電装置25について説明する。ここで、車載バッテリ10は、ニッケル水素電池からなり、誘導電動機8を駆動可能な150〜200Ah程度の電流時間積を充電可能に構成されている。 Battery charging electric Dosha 2 receives overhead line power from the overhead wire 1 to electrified section in powering luck row or惰Gyoun line, or receives regenerative power from the induction motor 8 by the brake actuation, to charge the vehicle battery 10 The device 25 will be described. Here, the in-vehicle battery 10 is made of a nickel metal hydride battery, and is configured to be able to charge a current-time product of about 150 to 200 Ah that can drive the induction motor 8.

さらに、車載バッテリ10の構成について説明する。
図2−1に示すように、電動車2は車両2a,2bを連結した2両編成である。例えば「600V」駆動電圧を出力可能な車載バッテリ10は、大型で且つ重量が大きため、両2a,2bに分散して搭載されている。
Furthermore , the structure of the vehicle-mounted battery 10 is demonstrated.
As shown in FIG. 2 -1, electrostatic Dosha 2 is a 2-car train linked vehicles both 2a, a 2b. For example if "600V" drive dynamic voltage can be outputted onboard battery 10, since one weight is greater large, it is mounted in a dispersed vehicle both 2a, the 2b.

載バッテリ10は、8つのバッテリユニット10A〜10Hに分割され、両2aに4つのバッテリユニット10A,10B,10G,10Hが搭載され、両2bにも4つのバッテリユニット10C,10D,10E,10Fが搭載されている。これら8つのバッテリユニット10A〜10Hは接続線により直列に接続されている。但し、これら車両2a,2bの連結部においては、被覆で覆われたジャンパ線22a,22bで連結されている。 Car mounting battery 10 is divided into eight battery units 10A to 10H, 4 one battery unit 10A in the vehicle both 2a, 10B, 10G, 10H are mounted, four in the car both 2b battery unit 10C, 10D, 10E , 10F. These eight battery units 10A to 10H are connected in series by connection lines. However, in the connection part of these vehicles 2a and 2b, it connects with the jumper wires 22a and 22b covered with the coating | cover.

両2aにおいては、これら4つのバッテリユニット10A〜10B,10G〜10Hの接続部の各々に、第1遮断器35有する4つの遮断用接点35a〜35dが夫々対応させて介設されている。両2bにおいても同様に、これら4つのバッテリユニット10C〜10D,10E〜10Fの接続部の各々に、第2遮断器36有する4つの遮断用接点36a〜36dが夫々対応させて介設されている。 In car both 2a, the four battery units. 10A-10B, in each of the connecting portions of 10G~10H, four blocking contacts 35a~35d having the first breaker 35 is interposed so as to correspond respectively . Similarly, in the car both 2b, the four battery units 10C~10D, to each of the connecting portions of 10E~10F, four blocking contacts 36a~36d having the second breaker 36 is interposed so as to correspond respectively ing.

ここでモールド・ケース型配線用遮断器を説明する。
これら第1,第2遮断器35,36は、所謂、MCCB(Molded-Case Circuit Breaker)と称され、一般的には3相交流用に使用される遮断器で、3相(U相,V相,W相)用の3つの遮断用接点35a〜35c,36a〜36cと、ニュートラル用の遮断用接点35d,36dを加えた4つの遮断用接点35a〜35d,36a〜36dを有している。ここで第1,第2遮断器35,36は、3相交流用を直流に使用出来るように改良したものとする。
Here, description of the circuit breaker for Molded Case type wiring.
These first, second breakers 35, 36 so-called called MCCB (Molded-Case Circuit Breaker) , typically at a circuit breaker to be used for 3-phase AC, 3-phase (U-phase, V a phase, three blocking contacts 35a~35c of W-phase) for a 36 a - 36 c, the cross-sectional contacts 35d shielding for the neutral, each was added 36d 4 interceptions contacts 35a to 35d, the 36a~36d ing. Wherein the first, second breakers 35, 36 shall be the ones that have improved for three-phase alternating current to be used in direct current.

直流に使用する場合、直流は交流のように電流の流れる方向が切替り周期的に電流零になることが無いので、交流に比べて電流を遮断すること困難である。そこで、MCCB型の第1,第2遮断器35,36を直流遮断器として使用する場合には、複数個の遮断用接点35a〜35d,36a〜36dを直列に接続し、第1,第2遮断器35,36が過電流を検知した場合は、直列接続された複数の遮断用接点35a〜35d,36a〜36dが一斉に開成されるようにている。 When used for direct current, the direct current is switched in the direction of current flow as in the case of alternating current, and the current does not periodically become zero. Therefore, it is difficult to interrupt the current compared to alternating current. Therefore, when the MCCB type first and second circuit breakers 35 and 36 are used as a direct current circuit breaker, a plurality of circuit breaker contacts 35a to 35d and 36a to 36d are connected in series, and the first and second circuit breakers 35a to 35d are connected in series. breakers 35, 36 if it detects overcurrent, a plurality of series-connected blocking contacts 35a to 35d, 36 a to 36 d is to be opened simultaneously.

−1において、これら複数のバッテリユニット10A〜10Hを有するバッテリ回路に過電流が流れ、第1,第2遮断器35,36が過電流に反応して遮断作動した場合、2つの第1,第2遮断器35,36が同時に遮断動作するのが理想であるが、実際には、過電流検知特性において微妙違いがあるため、2つの第1,第2遮断器35,36が同時に遮断動作することは期待できない。 2 -1, overcurrent flows in the battery circuit having a plurality of battery units 10A to 10H, first, when the second circuit breaker 35 is cut off operation in response to an overcurrent, the two first Although the second breaker 35 is cut off operation at the same time is ideal, in fact, because of the subtle differences in the over-current detection characteristic, the two first, second circuit breaker 35, 36 Cannot be cut off at the same time.

そこで、第1、第2遮断器35、36に各単独で過電流を遮断できる能力を持たせ、何れか一方が先行遮断した場合には、遮断動作しない方の第1,第2遮断器35,36に、先に遮断動作した方の第1,第2遮断器35,36に有する補助接点を用いたシーケンス回路、強制的に開成するように構成ている。その結果、車載バッテリ10は、開成された8つの遮断用接点35a〜35d,36a〜36dにより8つのバッテリユニット10A〜10Hに分割される。 Therefore, first, to have the ability to block the overcurrent in each singly to a second circuit breaker 35, if either preceded blockade first, second blocking blocking operation was such a good way the vessel 35, the first person who interrupting operation previously, a sequence circuit using the auxiliary contact having a second circuit breaker 35, 36, are configured to open forcibly. As a result, the in-vehicle battery 10 is divided into eight battery units 10A to 10H by the eight opened contact points 35a to 35d and 36a to 36d.

載バッテリ10高電圧且つ大容量であっても、各バッテリユニット10A〜10Hの出力電圧が人体に支障の無い安全な電圧(例えば、75V)に設定しておくことで、何らかの事故が発生した場合でも、バッテリ回路への短絡電流の流出を確実に回避して、乗客や乗員の感電防止等、車載バッテリ10に対する安全対策を確実なものにできる。 Also car mounting battery 10 is a high voltage and large capacity, safe voltage output voltage of each battery unit 10A~10H is no trouble in the human body (e.g., 75V) By setting the, any or things even if the late occurs, the outflow of short-circuit current to the battery circuit to reliably avoid electric shock prevention of passengers and crew, as possible out of the safety measures that ensure against vehicle battery 10.

ッテリ充電装置25は、バッテリ電圧Ebがおおよそ架線電圧Eaに等しく、車載バッテリ10の充電によるバッテリ端子電圧の変動の最大値と最小値の変動幅の中に、架線電圧Eaが含まれるような電圧関係とする必要がある。このように、バッテリ電圧Ebと架線電圧Eaとがおおよそ等しく選定されるので、車載バッテリ10の充電は基本的には架線電圧が大部分を分担し、架線電圧Eaと車載バッテリ10の充電電圧とに差電圧が生じた場合、その電圧差を電圧補償装置(電圧補償手段)26により補足するようにしてある。 Battery-charging apparatus 2 5 is equal to the battery voltage Eb is approximately trolley voltage Ea, the charging in the variation range of the maximum value and the minimum value of the variation of the battery terminal voltage due to the vehicle battery 10, to include the trolley voltage Ea It is necessary to have a proper voltage relationship. In this way, since the battery voltage Eb and the overhead line voltage Ea are selected approximately equally, the charging of the in-vehicle battery 10 is basically the majority of the overhead line voltage, and the overhead line voltage Ea and the charging voltage of the in-vehicle battery 10 are If the difference voltage is generated, it is the difference between the voltage to be supplemented by the voltage compensator (voltage compensation means) 26.

図1−1に示すように、バッテリ充電装置25は、電圧補償装置26と、充電制御装置27と、放電用スイッチ28と、充電用スイッチ29と、直流高速度遮断器20と、電磁接触器21を介して架線電圧Eaを受けパンタ電圧検出信号を出力する第1電圧検出器12と、DCLINK4に供給されDCLINK電圧を検出する第2電圧検出器13と、バッテリ電圧Ebを検出する第3電圧検出器14と、コンデンサ11或いはDCLINK4の検出電圧信号を出力する第4電圧検出器15と、架線1に回生パワーを逆流させに架線流出電流を検出する第1電流検出器16と、架線1から受ける架線電流を検出する第2電流検出器17と、後述する電圧補償装置26からの出力電流を検出する第3電流検出器18と、車載バッテリ10の充電電流(バッテリ電流)を検出する第4電流検出器19等を備えている。ここで、放電用スイッチ28と充電用スイッチ29とは、夫々サイリスタで構成されるAs shown in FIG. 1 -1, the battery charging device 25, a voltage compensator 26, the charge control device 27, a discharge switch 28, a charging switch 29, a DC high-speed circuit breaker 20, an electromagnetic contactor a first voltage detector 12 which outputs a pantograph voltage detection signal receives the overhead wire voltage Ea through 21, a second voltage detector 13 for detecting a supplied to DCLINK4 by DCLINK voltage, first detects a battery voltage Eb a third voltage detector 14, the first current detector 16 for detecting a fourth voltage detector 15 for outputting a detection voltage signal of the capacitor 11, or dcLINK 4, the overhead wire current drain without flowing back the regenerative power to the overhead wire 1 A second current detector 17 that detects an overhead wire current received from the overhead wire 1, a third current detector 18 that detects an output current from a voltage compensator 26 described later, and an in-vehicle battery 0 of the charging current and a like fourth current detector 19 for detecting the (battery current). Here, the discharge switch 28 and charging switch 29 is constituted by a respective thyristor.

電圧補償装置26は、6個のサイリスタS1〜S6を組合せた自己転流機能ない3相全波整流型のサイリスタ変換器31と、このサイリスタ変換器31の交流電源として機能する定電圧定周波数の電源変換器32と、平滑リアクトル9等を有する。電源変換器32には、DCLINK4から直流電力が供給されている。電源変換器32は、電動車2に標準装備している補助装置のためのインバータ電源であってもよい。 Voltage compensation device 26 includes a thyristor converter 31 without a self-commutation feature that combines the six thyristors S1 to S6 3-phase full-wave rectification type, constant-voltage constant-frequency functions as an AC power source for the thyristor converter 31 Power converter 32, smoothing reactor 9 and the like. The power converter 32 is supplied with DC power from the DCLINK 4. The power converter 32 may be an inverter power supply for an auxiliary device that is provided as a standard in the electric vehicle 2.

相全波整流型のサイリスタ変換器31について説明する。
図1−1に示すように、サイリスタ変換器31は、6つのサイリスタS1〜S6をブリッジ状に構成した電流型の変換器で、3組のサイリスタ(S1とS4、S2とS5、S3とS6)を夫々上下に直列接続した3組のサイリスタ回路SA〜SCで構成されている。
The three- phase full-wave rectification type thyristor converter 31 will be described.
As shown in FIG. 1 -1, thyristor converter 31, a current-type converter composed of six thyristors S1~S6 like a bridge, three pairs of thyristors (S1 and S4, S2 and S5, S3 and S6 ) Are three sets of thyristor circuits SA to SC connected in series vertically.

各サイリスタ回路SA〜SCのうち上側サイリスタS1〜S3のアノードがDCLINK4に夫々接続されている。また、各サイリスタ回路SA〜SCにおける上側のサイリスタS1〜S3と下側のサイリスタS4〜S6の接続点に、電源変換器32から出力される3相交流(U相、V相、W相)が絶縁トランス33を介して供給される。 Among the thyristor circuits SA to SC, anodes of the upper thyristors S1 to S3 are connected to the DCLINK 4 respectively. Further, an upper thyristor S1~S3 in the thyristors circuit SA to SC, the connection point of the lower thyristor S4 to S6, 3-phase AC (U-phase output from the power source converter 32, V-phase, W- phase) Ru is supplied through an isolation transformer 33.

3組のサイリスタ回路SA〜SCのうち下側サイリスタS4〜S6のカソードは、平滑リアクトル9を介して車載バッテリ10の側端子に接続され、車載バッテリ10の側端子はグランドライン5に接続されている。それ故、サイリスタS1〜S6が作動すると、車載バッテリ10への充電電流を調整できる。 Of the three sets of thyristor circuit SA to SC, the cathode of the lower thyristor S4 to S6, is connected to the positive terminal of the vehicle battery 10 via a smoothing reactor 9, the negative terminal of the vehicle battery 10 to the ground line 5 It is connected. Thus, the thyristor S1~S6 are you operate, What can be adjusted charging current to the vehicle battery 10.

充電制御手段に相当する充電制御装置27は、サイリスタ変換器31のサイリスタS1〜S6の各ゲートに点弧信号を供給するゲート駆動回路34と、このゲート駆動回路34に制御信号を逐次供給するコントローラ35等を備えている。 Charging control equipment 2 7 corresponding to the charging control means includes a gate drive circuit 34 to supply feed a firing signal to the gates of thyristor S1~S6 thyristor converter 31, a control signal to the gate drive circuit 34 A controller 35 and the like that are sequentially supplied are provided.

コントローラ35は、マイクロコンピュータと入出力インターフェイス等を有し、電圧補償装置26によるバッテリ充電時、充電電流を制御するよう、制御位相角(点弧位相角)αを演算により求め、この制御位相角αのタイミングで各サイリスタS1〜S6が点弧する点弧指令信号をゲート駆動回路34に逐一供給する。 The controller 35 has a microcomputer and input-output interface, etc., when charging the battery by the voltage compensator 26, the Hare by controlling the charging current is obtained by computation α control phase angle (firing phase angle), the control phase An ignition command signal for starting each of the thyristors S1 to S6 at the timing of the angle α is supplied to the gate driving circuit 34 one by one.

動車2が電化区間を力行行或いは惰行運行している場合、コントローラ35は、第1〜第4電圧検出器12〜15からの電圧検出信号と、第1〜第4電流検出器16〜19からの検出電流信号とを受け、運行情報に基づ電化区間の行中充電可能時間を求め、この充電可能時間に車載バッテリ10を充電できるよう電圧補償装置26を制御する。 Electrostatic Dosha 2 powering luck row or惰Gyoun line to which if the electrified section, the controller 35 includes a voltage detection signal from the first to fourth voltage detector 12 to 15, first to fourth current detection receiving a detection current signal from the vessel 16 to 19, determined Me a chargeable time in luck rows based rather electrified section in the operation information, so that the vehicle battery 10 can fully charged within the chargeable time, the voltage The compensator 26 is controlled.

ントローラ35は、万年カレンダを記憶させた時計を備え、前述した運行情報を記憶した運行情報記憶部35a(図1−4参照)を備えている。運行情報記憶部35aには、運行ダイヤのように、各線区各停留所出発時刻、停留所間キロ程、停留所間所要時間、停留所停車時間、電化区間キロ程、非電化区間キロ程等の運行情報が予め記憶されている。動車2は、こうした運行ダイヤに基づいて指定された線区行する。 Co the controller 35, a clock having stored perpetual calendar, also has a service information storage unit 35a which stores operation information described above (see FIG. 1 -4). The operation information storage unit 35a, as in the operation schedule, each retention Shoshutsu onset time of each of the luck line track section, as the bus stop between kilometers, travel time between stops, stop stoppage time, as the electrified sections kilometers, non-electrified sections Operation information such as kilometer is stored in advance. Electrostatic Dosha 2 luck row the specified line section based on these operation schedule.

ントローラ35有する充電電流演算部35c(図1−4参照)は、始発駅から終着駅に向けて行している行途中の移動位置を時々刻々に求め、この移動位置と電化区間キロ程とに基づいて、電化区間における充電可能時間を求め、この充電可能時間と車載バッテリ10の充電量とに基づいて、車載バッテリ10を充電するための充電電流を演算により求める。それ故、車載バッテリ10は電化区間を行中に、確実に充電されるようになっている。 Co (see FIG. 1 -4) charge current calculating portion 35c of controller 35 has is determined every moment the movement position luck row way that luck line toward the terminus from the starting station, the movement position and electrified sections The chargeable time in the electrification section is obtained based on the kilometer, and the charging current for fully charging the vehicle-mounted battery 10 is obtained by calculation based on the chargeable time and the charge amount of the vehicle-mounted battery 10. Therefore, the vehicle-mounted battery 10 is in luck rows electrified section, and is reliably fully charged.

載バッテリ10の充電量は、バッテリ容量演算部35b(図1−4参照)により、第4電流検出器19の充電電流検出信号に基づく充電電流を積分することにより積算充電量が演算され、更に、バッテリ温度と充電電圧等の諸元情報をパラメータとして求められる。 Charge amount of vehicle mounting battery 10, the battery capacity calculating section 35b (see FIG. 1 -4), cumulative charge amount by integrating the charging current based on the charging current detection signal of the fourth current detector 19 is calculated, Furthermore, specification information such as battery temperature and charging voltage is obtained as parameters.

電動車2が電化区間を中ブレーキ動作が生じた時、コントローラ35は、第1〜第4電圧検出器12〜15からの電圧検出信号と、第1〜第4電流検出器16〜19からの検出電流信号とを受け、誘導電動機8の発電機動作による発生電力でコンデンサ11の電圧が突き上げられて、DCLINK4電圧が架線電圧Eaより上昇しないよう、即ち、架線1に逆流する電流が零になるように、各サイリスタS1〜S6の制御位相角αを演算し、点弧指令信号をゲート駆動回路34に供給する。ゲート駆動回路34はコントローラ35から受けた点弧指令信号に基づいて、対応するサイリスタS1〜S6のゲートに点弧信号を夫々供給する。 When the electric vehicle 2 are lucky row Central rake operated electrified section has occurred, the controller 35 includes a voltage detection signal from the first to fourth voltage detector 12 to 15, first to fourth current detector 16 receiving a detection current signal 19, the voltage of the capacitor 11 is pushed up by the power generated by the generator operation of the induction motor 8, earthenware pots by DCLINK4 voltage does not rise from the overhead wire voltage Ea, i.e., current flow back into the overhead line 1 The control phase angle α of each of the thyristors S1 to S6 is calculated so that becomes zero, and an ignition command signal is supplied to the gate drive circuit 34. Based on the ignition command signal received from the controller 35, the gate drive circuit 34 supplies an ignition signal to the gates of the corresponding thyristors S1 to S6.

次に、構成されたバッテリ充電装置25の充電動作について説明するが、ここで3相交流を電源とした場合の電圧補償装置26による補償電圧Ecについて、順変換動作(図3〜図6)と、順逆平衡動作(図7〜図8)と、逆変換動作(図9〜図12)の順に順次説明する。 Next, will be described charging operation of the battery charging apparatus 25 consists here for compensation voltage Ec by the voltage compensator 26 in the case of a power supply three-phase AC, forward transform operation (FIGS. 3-6 ), Forward / reverse equilibrium operation (FIGS. 7 to 8), and reverse conversion operation (FIGS. 9 to 12).

ず順変換動作について説明する。
制御位相角αが小さい順変換動作(1)について図3,図4に示し、制御位相角αが順変換動作(1)よりも大きくなった順変換動作(2)について図5,図6に示す。
ここで、正弦波の振幅を「1」として表示し、電圧補償制御の基準点が正弦波とX軸(縦軸)との交点であるY軸(横軸)位相角示してある。
Previously not a for forward conversion operation will be described.
3 and 4 show the forward conversion operation (1) with a small control phase angle α, and FIG. 5 and FIG. 6 show the forward conversion operation (2) with the control phase angle α larger than the forward conversion operation (1). Show.
Here, the amplitude of the sine wave presented as "1", is indicated by the phase angle reference point sine wave and the X-axis of the voltage compensation control Ru intersection der of (vertical axis) Y-axis (horizontal axis) .

順変換動作(1)について説明する。図3において、U相、V相、W相の制御前の正弦波を細線で示す。
図4−1ように、基準点から制御位相角αだけ経過した時点で、U相(U素子S4)が点弧され、その前まで、V相(Y素子S2)からW相(W素子S6)に流れていた電流は、この時点でV相(Y素子S2)からU相(U素子S4)に転流する。
The forward conversion operation (1) will be described. In FIG. 3, sine waves before control of the U phase, the V phase, and the W phase are indicated by thin lines.
As shown in FIG. 4A , when the control phase angle α has elapsed from the reference point, the U phase (U element S4) is ignited, and before that, from the V phase (Y element S2) to the W phase (W element). The current flowing in S6) is commutated from the V phase (Y element S2) to the U phase (U element S4) at this time.

次に、図4−2に示すように、W相(Z素子S3)が点弧され、V相(Y素子S2)からU相(U素子S4)に流れていた電流はW相(Z素子S3)からU相(U素子S4)へと転流する。
更に、図4−3に示すように、V相(V素子S5)が点弧され、電流はW相(Z素子S3)からU相(U素子S4)に流れていた電流はW相(Z素子S3)からV相(V素子S5)へと転流する。
Next, as shown in FIG. 4-2, the W phase (Z element S3) is fired, and the current flowing from the V phase (Y element S2) to the U phase (U element S4) is the W phase (Z element S4). It commutates from S3) to U phase (U element S4).
Further, as shown in FIG. 4-3, the V phase (V element S5) is fired, and the current flowing from the W phase (Z element S3) to the U phase (U element S4) is the W phase (Z The element S3) commutates to the V phase (V element S5).

正弦波の太線包絡線間の電圧がサイリスタ変換器31の出力電圧となる。即ち、最上段に示す電圧補償装置26の出力電圧(ハッチングにて図示)である。
図4−1〜図4−3に示す絶縁変圧器33の電圧の向きは、図3の正弦波形において、正弦波形がX軸より上側にあるときが補償電圧+Ecで、絶縁変圧器33の巻線の中性点から外側に向かって正の電圧が発生する。
正弦波形がX軸より下側にあるときが補償電圧−Ecで、絶縁変圧器33の巻線の外側から中性点に向かって正の電圧が発生するとしている。
The voltage between the sine wave thick envelope becomes the output voltage of the thyristor converter 31. That is, the output voltage of the voltage compensator 26 shown in the uppermost stage (shown by hatching).
Orientation of the voltage of the isolation transformer 33 shown in FIG. 4-1 to FIG. 4-3, the sinusoidal waveform of FIG. 3, when the sine wave is above the X axis compensation voltage + Ec, the isolation transformer 33 A positive voltage is generated outward from the neutral point of the winding.
When the sine waveform is below the X axis, the compensation voltage is -Ec, and a positive voltage is generated from the outside of the winding of the isolation transformer 33 toward the neutral point.

図3に「A」、「B」、「C」で示した時点を、図4−1の(A)、図4−2の(B)、図4−3の(C)に示す。
A時点、図4−1に示すように、U相電圧が「+」、V相とW相の電圧が「−」であるので、U相巻線の電圧方向は外向きで且つV相とW相巻線は内向きである。電流が流れるのはU相とV相で、U相電圧とV相電圧が加算され、電流の流れる方向と変圧器巻線に発生する電圧方向とが同じなので、絶縁変圧器33の巻線電圧は架線電圧Eaに加算される。
The time points indicated by “A”, “B”, and “C” in FIG. 3 are shown in (A) in FIG. 4-1, (B) in FIG. 4-2, and (C) in FIG. 4-3.
A time, as shown in FIG. 4-1, the U-phase voltage "+", the voltage of the V-phase and W-phase "-" because it is, the voltage direction of the U-phase winding and V-phase in an outward And the W-phase winding is inward. The current flows in the U phase and the V phase, the U phase voltage and the V phase voltage are added, and the direction in which the current flows is the same as the voltage direction generated in the transformer winding. Is added to the overhead wire voltage Ea.

B時点、図4−2に示すように、V相→U相に流れていた電流がW相→U相に転流した後の状態であり、U相,V相電圧が「+」、U相、V相巻線の電圧方向は外向き、W相巻線は内向きである。
電流の流れるのはU相とW相で、U相電圧とW相電圧は加算され、電流の流れる方向と変圧器巻線に発生する電圧方向が同じなので、絶縁変圧器33の巻線電圧は架線電圧Eaに加算される。
As shown in FIG. 4B, the time point B is a state after the current flowing from the V-phase to the U-phase is commutated from the W-phase to the U-phase, and the U-phase and V-phase voltages are “+”, The voltage direction of the U-phase and V-phase windings is outward, and the W-phase winding is inward.
The current flows in the U phase and the W phase, the U phase voltage and the W phase voltage are added, and since the direction of current flow and the direction of the voltage generated in the transformer winding are the same, the winding voltage of the isolation transformer 33 is It is added to the overhead line voltage Ea.

C時点は、U相がW相に入れ替わるだけである。
何れの時点「A」,「B」,「C」においても、電圧補償装置26の出力電圧は「+」で、架線電圧Eaに加算される方向である。
図5,図6−1〜図6−3に示す順変換動作(2)は、順変換領域で制御位相角αを、順変換動作(1)よりも進めた波形であり、各部の詳細は図3,図4−1〜図4−3に示す順変換動作(1)とほぼ変わらない。
At time C, the U phase is simply replaced with the W phase.
At any point in time “A”, “B”, “C”, the output voltage of the voltage compensator 26 is “+”, which is a direction to be added to the overhead line voltage Ea.
The forward conversion operation (2) shown in FIGS. 5 and 6-1 to 6-3 is a waveform in which the control phase angle α is advanced in the forward conversion region than the forward conversion operation (1). 3 is almost the same as the forward conversion operation (1) shown in FIGS.

次に、順逆平衡動作について、図7,図8−1〜図8−3に基づいて説明する。
図7は、制御位相角αを更に進めて、α=2/3πの正弦波を示す。基準点から制御位相角αが経過した時点で、U素子S4が点弧され、今までY素子S2からW素子S6に流れていた電流が、Y素子S2からU素子S4の電流に切換えられる。
Next, the forward / reverse balancing operation will be described with reference to FIGS. 7 and 8-1 to 8-3.
Figure 7 is further advanced control phase angle alpha, showing a sine wave α = 2 / 3π. When the control phase angle α elapses from the reference point, the U element S4 is fired, and the current that has been flowing from the Y element S2 to the W element S6 so far is switched from the Y element S2 to the current of the U element S4.

図8−1A時点において、転流直後のU相,V相の電圧は「+」、W相の電圧は「−」である。
電流はV相からU相に向かって流れ、U相電圧は外向きで電流の流れる方向と同じなので、架線電圧Eaに加算され、V相電圧は同じく外向きで電流の流れに逆らう方向で、架線電圧Eaに対して減算となる。
Figure 8-1 at point A, U phase immediately after commutation, voltage of V-phase is "+", the voltage of the W-phase is "-."
Since the current flows from the V phase toward the U phase, the U phase voltage is outward and the same as the current flow direction, it is added to the overhead wire voltage Ea, and the V phase voltage is also outward and counters the current flow . Subtraction is performed on the overhead line voltage Ea.

転流直後においては、「U相電圧>V相電圧」であり、差し引き「+電圧」なので、電圧補償装置26の出力電圧は「+」で、架線電圧Eaに対して加算される。
時間が経過して、U相電圧とV相電圧の交点を境に、B時点において、「U相電圧<V相電圧」となり、電圧補償装置26の出力電圧と「−」で、架線電圧Eaに対して減算となる。
Immediately after the commutation, since “U phase voltage> V phase voltage” and subtraction “+ voltage”, the output voltage of the voltage compensator 26 is “+” and is added to the overhead wire voltage Ea.
As time elapses, at the time point B at the intersection of the U-phase voltage and the V-phase voltage, “U-phase voltage <V-phase voltage”, and the output voltage of the voltage compensator 26 is “−” and the overhead voltage Ea Is subtracted.

U相,V相の電圧波形は両者の交点を通るX軸に対して互いに対称であるので、次に電流がY素子S2からZ素子S3に切換えられる時点(先のU相への転流点から1/3π経過)までの、架線電圧Eaに対して加算される或いは減算される電圧波形はX軸との交点に対して点対称である。
従って、加算、減算される電圧の平均値は等しく、電圧補償装置26は平均値的には、加算も減算も行なわれない。
Since the U-phase and V-phase voltage waveforms are symmetrical to each other with respect to the X axis passing through the intersection of the two, the next time when the current is switched from the Y element S2 to the Z element S3 (commutation to the previous U phase) The voltage waveform that is added to or subtracted from the overhead line voltage Ea up to 1 / 3π from the point) is point-symmetric with respect to the intersection with the X axis.
Accordingly, the average values of the added and subtracted voltages are equal, and the voltage compensator 26 does not perform addition or subtraction on average.

次に、制御位相角αが更に大きくなった逆変換動作について説明する。
制御位相角αが小さい逆変換動作(1)について図9,図10−1〜図10−3に示し、制御位相角αが逆変換動作(1)よりも大きくなった逆変換動作(2)について図11,図12−1〜図12−3に示す。
Next, an inverse conversion operation in which the control phase angle α is further increased will be described.
Inverse transformation operation (1) with a small control phase angle α is shown in FIGS. 9 and 10-1 to 10-3, and the inverse transformation operation (2) in which the control phase angle α is larger than the inverse transformation operation (1). 11 and 12-1 to 12-3.

逆変換動作(1)について説明する。
図9,図10−1〜図10−3に示すように、基準点から制御位相角α=5/6πが経過して時点で、U素子S4に点弧信号が与えられると、それまでY素子S2→W素子S6に流れていた電流は、W素子S6のアノード−カソード間に逆電圧が加わ阻止され、Y素子S2→U素子S4に転流する。
The inverse conversion operation (1) will be described.
As shown in FIGS. 9 and 10-1 to 10-3, when the ignition signal is given to the U element S4 when the control phase angle α = 5 / 6π has elapsed from the reference point, current flowing in the element S2 → W element (S6), the anode of the W element (S6) - with reverse voltage is prevented Ri Kuwawa between the cathode, commutates the Y element S2 → U element S4.

転流直後A時点において、U相,V相共に、絶縁変圧器33に発生する電圧は中心点から外向きでV相の方が僅かに高い。
U相巻線に発生する電圧の方向と流れる電流の方向が一致するので、U相電圧は架線電圧Eaに対して加算される。
他方、V相巻線に発生する電圧の方向と流れる電流の方向は逆なので、V相電圧は架線電圧Eaに対して減算となる。
In A the time immediately after the commutation, U-phase, V-phase both voltage generated in the insulating transformer 33 is slightly higher V phase outwardly from a central point.
Since the direction of the voltage generated in the U-phase winding coincides with the direction of the flowing current, the U-phase voltage is added to the overhead wire voltage Ea.
On the other hand, since the direction of the voltage generated in the V-phase winding is opposite to the direction of the flowing current, the V-phase voltage is subtracted from the overhead wire voltage Ea.

電圧補償装置26としての出力電圧は、V相電圧の方がU相電圧よりも僅かに高いので、架線電圧Eaに対して減算となる。
更に、制御位相角αが大きくなると、V相電圧とU相電圧の差が大きくなり、電圧補償装置26による減算値は時間と共に増加する。制御位相角α=7/6πに至ると、U素子S4に点弧信号が与えられ、Y素子S2→W素子S6に流れていた電流は、W素子S6のアノード−とカソード間に逆電圧が加わるので阻止され、Y素子S2→U素子S4に転流する。
The output voltage as the voltage compensator 26 is subtracted from the overhead wire voltage Ea because the V-phase voltage is slightly higher than the U-phase voltage.
Furthermore, as the control phase angle α increases, the difference between the V-phase voltage and the U-phase voltage increases, and the subtraction value by the voltage compensator 26 increases with time. When the control phase angle α reaches 7 / 6π, an ignition signal is given to the U element S4, and the current flowing from the Y element S2 to the W element S6 has a reverse voltage between the anode and the cathode of the W element S6. Since it is added, it is blocked and commutates from Y element S2 to U element S4.

転流後、B時点において、U相,W相に関して、絶縁変圧器33に発生する電圧は夫々中心点に向かう内向きで、絶対値はU相の方が大きい。
U相巻線に発生する電圧の方向と流れる電流の方向は逆なので、U相電圧は架線電圧Eaに対して減算される。
一方、W相巻線に発生する電圧の方向と流れる電流の方向が一致するので、W相電圧は架線電圧Eaに対して加算される。
After commutation, at time B, with respect to the U phase and the W phase, the voltage generated in the isolation transformer 33 is inward toward the center point, and the absolute value is larger in the U phase.
Since the direction of the voltage generated in the U-phase winding is opposite to the direction of the flowing current, the U-phase voltage is subtracted from the overhead wire voltage Ea.
On the other hand, since the direction of the voltage generated in the W-phase winding and the direction of the flowing current coincide, the W-phase voltage is added to the overhead wire voltage Ea.

電圧補償装置26としての出力電圧は、U相電圧の方がW相電圧よりも絶対値において大きいので、架線電圧Eaに対して減算となる。
更に、制御位相角αが大きくなるC時点において、U相電圧とW相電圧の差は大きくなるので、電圧補償装置26による減算値は時間と共に増加する(C時点参照)。
図11,図12−〜図12−3に示す逆変換動作(2)は、逆変換領域で制御位相角αを、逆変換動作(1)よりも進めた、α>πの動作波形であり、各部の詳細は図9,図10−1〜図10−3に示す逆変換動作(1)とほぼ変わらない。
The output voltage as the voltage compensator 26 is subtracted from the overhead wire voltage Ea because the U-phase voltage is larger in absolute value than the W-phase voltage.
Furthermore, since the difference between the U-phase voltage and the W-phase voltage increases at time C when the control phase angle α increases, the subtraction value by the voltage compensator 26 increases with time (see time C).
11, FIG. 12 inverse transform operation shown in 1 ~ Figure 12-3 (2), the control phase angle alpha in the inverse transform domain, the inverse transform operation proceeded than (1), alpha> operation waveforms of π The details of each part are almost the same as the inverse conversion operation (1) shown in FIGS. 9 and 10-1 to 10-3.

前述したように、ブレーキ時に発生するエネルギは全て車載バッテリ10に回生充電されるようになっている。
この回生充電に際して、コントローラ35は第4電流検出器19からの充電(回生)電流の電流値を取込んで積分し、この充電電流の積分値を記憶しておく。バッテリ放電時にも同様に、第4電流検出器19からの放電電流の検出値を取込んで積分し、放電電流の積分値を記憶する。
As described above, and is regenerative charging all energy formic the vehicle battery 10 which occurs during braking.
During this regenerative charging, the controller 35 takes in and integrates the current value of the charging (regenerative) current from the fourth current detector 19, and stores the integrated value of this charging current. Similarly, when the battery is discharged, the detected value of the discharge current from the fourth current detector 19 is taken in and integrated, and the integrated value of the discharge current is stored.

れら放電電流の積分値と充電電流の積分値とを常時監視し、更に車載バッテリ10の温度、端子電圧等のファクターも考慮し、バッテリ容量の残存値が許容値を下回った時点で放電を中止する。
ここで、第3電圧検出器14は、上述したバッテリ容量の算出に当たっての一つのファクターとして使用される。
These discharge constantly monitors integrated value and the integrated value of the charging current of the current, further the temperature of the vehicle-mounted battery 10, even taking into account factors terminal voltage or the like, discharge when the residual value of the battery capacity falls below the allowable value Cancel.
Here, the third voltage detector 14 is used as one factor in calculating the battery capacity described above.

バッテリ電圧Ebが架線電圧Eaよりも低い充電期間K1(図2−2参照)においては、各サイリスタ回路SA〜SCのサイリスタS1〜S6が、7/6π>α>2/3πの範囲の制御位相角αで夫々点弧される。この場合、図11に示すように、サイリスタ変換器31の逆変換作用により、架線電圧Eaから補償電圧−Ecだけ差し引いた充電電圧Ejが車載バッテリ10に印加される。但し、充電が進むにつれて充電電圧Ejが上昇するのに伴って、図9に示すように、制御位相角αは徐々に小さくされ、補償電圧−Ecの絶対値が小さくなるように制御される。 During the charging period K1 where the battery voltage Eb is lower than the overhead line voltage Ea (see FIG. 2-2 ), the thyristors S1 to S6 of the thyristor circuits SA to SC are in the control phase in the range of 7 / 6π>α> 2 / 3π. Each is fired at an angle α. In this case, as shown in FIG. 11, the inverse conversion action of the thyristor converter 31, the charging voltage Ej minus only compensation voltage -Ec from the overhead wire voltage Ea is applied to the vehicle battery 10. However, as the charging voltage Ej increases as the charging progresses, the control phase angle α is gradually reduced and the absolute value of the compensation voltage −Ec is controlled to be smaller as shown in FIG.

電動車2のブレーキ時に誘導電動機8に発生するパワーは、ブレーキ開始時点で最大になり、ブレーキ作動による行速度の低下に伴って徐々に減少する。電圧補償装置26には、ブレーキ作動時にDCLINK4に流入する全パワーを過不足なく車載バッテリ10に充電する充電能力が要求される。充電開始時点において、バッテリ電圧Ebが最低であるとすると、電圧補償装置26を構成するサイリスタ変換器31の出力電圧の平均電圧が降圧側(図2−2、K1領域)に調整されるので、車載バッテリ10は低い充電電圧Ejで充電される(図11参照)。 Power generated in the induction motor 8 when the electric car 2 brake, the maximum becomes brake start time, gradually decreases with decreasing luck line speed by braking. The voltage compensator 26 is required to have a charging capability for charging the in-vehicle battery 10 with all the power flowing into the DCLINK 4 when the brake is operated. Assuming that the battery voltage Eb is the lowest at the start of charging, the average voltage of the output voltage of the thyristor converter 31 constituting the voltage compensator 26 is adjusted to the step-down side (FIG. 2-2 , K1 region). The in-vehicle battery 10 is charged with a low charging voltage Ej (see FIG. 11).

ントローラ35は、第2電圧検出器13、第4電圧検出器15、第2電流検出器17から出力される検出信号に基づいて、架線電圧EaとDCLINK電圧との差電圧が零になるように、つまり、誘導電動機8のブレーキ時の電流の100%が車載バッテリ10に回生充電され、架線1側に流出しないような条件を演算し、電流の全て(100%)が車載バッテリ10に回生充電されるように、制御位相角αを微調節する。 Controller 35, the second voltage detector 13, the fourth voltage detector 15, based on the detection signal outputted from the second current detector 17, so that the voltage difference between the overhead wire voltage Ea and DCLINK voltage is zero In other words, a condition is calculated so that 100% of the current during braking of the induction motor 8 is regeneratively charged in the in-vehicle battery 10 and does not flow out to the overhead wire 1 side, and all (100%) of the current is regenerated in the in-vehicle battery 10. The control phase angle α is finely adjusted so that the battery is charged.

載バッテリ10への回生電流は、充電開始時点で最大であり、行速度が減速し誘導電動機8の発生電圧が低下するのに応じて減少する。一方、車載バッテリ10は充電が進行するに従って徐々に充電電圧Ejが上昇する。このまま放置すれば、DCLINK電圧が上昇して、架線1側に電流が流出する可能性があるので、電流を100%車載バッテリ10に回生充電できるように、充電電圧Ejの上昇に(回生電流の減少に)追随して制御位相角αを小さくし且つ補償電圧(−Ec)の絶対値を小さくするように微調整しながら、架線電圧EaとDCLINK電圧の差電圧が零となるように、即ち、第1電流検出器16の検出電流値が「零」となるように調整される。 Regenerative current to the vehicle mounting the battery 10 is at a maximum at the charging start time, the voltage generated luck line speed decelerates the induction motor 8 decreases in accordance with decreasing. On the other hand, the in-vehicle battery 10 gradually increases in charging voltage Ej as charging progresses. If left as it is, the DCLINK voltage rises and current may flow out to the overhead wire 1 side. Therefore, the charging voltage Ej is increased (regenerative current is increased) so that the current can be regeneratively charged to the in-vehicle battery 10. Following the decrease), while finely adjusting the control phase angle α to be small and the absolute value of the compensation voltage (−Ec) to be small, the difference voltage between the overhead wire voltage Ea and the DCLINK voltage becomes zero, that is, The detected current value of the first current detector 16 is adjusted to be “zero”.

このように、電圧補償装置26のサイリスタ変換器31により減算補償電圧−Ecが発生する場合には、この減算補償電圧−Ecに、電流を掛け算して求められる電圧補償装置26が分担するパワーは、サイリスタ変換器31から電源変換器32の交流側に移行される。しかも、このように、電源変換器32の交流側に移行された電力は、電源変換器32を経由して、結果的には、サイリスタ変換器31により車載バッテリ10に充電される。 Thus, when the subtraction compensation voltage -Ec is generated by the thyristor converter 31 of the voltage compensation device 26, the power shared by the voltage compensation device 26 obtained by multiplying the subtraction compensation voltage -Ec by the current is The thyristor converter 31 is shifted to the AC side of the power converter 32. Moreover, in this way, the power transferred to the AC side of the power converter 32, via the power converter 32, the result is charged in-vehicle battery 10 by a thyristor converter 31.

電電圧Ejが大きくなって架線電圧Eaに接近する場合、つまり電圧補償装置26の出力電圧平均値である補償電圧Ecがおおよそ零付近の場合には、コントローラ35は制御位相角αをおおよそ2π/3にする(図2−2参照)。電圧補償装置26のサイリスタ変換器31は、図7にハッチングで示すように、逆変換作用をするのでもなく、次に説明する順変換作用をするのでなく、所謂中間動作(順逆平衡動作)として作用するので、おおよそ架線電圧Eaに等しい充電電圧Ejが車載バッテリ10に印加される(図7参照)。 If charging voltage Ej approaches largely turned by trolley voltage Ea, that is, when in the vicinity of the compensation voltage Ec is approximately zero output a voltage average value of the voltage compensator 26, the controller 35 roughly a control phase angle alpha 2 [pi / 3 (see FIG. 2-2 ). As shown by hatching in FIG. 7, the thyristor converter 31 of the voltage compensator 26 does not perform the reverse conversion action, but does not perform the forward conversion action described below, but as a so-called intermediate operation (forward / reverse balanced operation). Therefore, the charging voltage Ej approximately equal to the overhead line voltage Ea is applied to the in-vehicle battery 10 (see FIG. 7).

電が進行して、充電電圧Ejが架線電圧Eaより大となると、電圧補償装置26は順変換領域の範囲になり、架線電圧Eaに補償電圧Ecが加算される。即ち、コントローラ35は、制御位相角αが、π/6<α<2π/3の範囲内において、サイリスタS1〜S6の制御位相角αを制御する(図2−2、K2領域)。 Charging progresses the charging voltage Ej is becomes larger than the overhead line voltage Ea, the voltage compensator 26 be in the range of the forward transform domain, the compensation voltage Ec is added to the trolley voltage Ea. That is, the controller 35 controls the control phase angle α of the thyristors S1 to S6 within the range of π / 6 <α <2π / 3 (FIG. 2-2 , K2 region).

それ故、充電が進むにつれて充電電圧Ejが上昇するのに伴って、制御位相角αが徐々に小さくなるように制御される。この場合、図3,図5に示すように、電圧補償装置26のサイリスタ変換器31の順変換作用により、架線電圧Eaに対して、補償電圧(加算電圧)+Ecだけ加算した充電電圧Ejが車載バッテリ10に印加される(図5参照)。   Therefore, the control phase angle α is controlled to gradually decrease as the charging voltage Ej increases as the charging proceeds. In this case, as shown in FIGS. 3 and 5, due to the forward conversion action of the thyristor converter 31 of the voltage compensator 26, the charging voltage Ej obtained by adding the compensation voltage (added voltage) + Ec to the overhead wire voltage Ea is mounted on the vehicle. Applied to the battery 10 (see FIG. 5).

電期間K2の場合には、電源変換器32から出力される3相正弦波交流を電源として、電圧補償装置26の平均電圧は「+」であり、加算側に調整されるので、車載バッテリ10は架線電圧Eaよりも高い充電電圧Ejで充電される。 If the charging period K2 is a three-phase sine wave alternating current output from the power source converter 32 as a power supply, the average voltage of the voltage compensator 26 is "+", since it is adjusted to the adder of in-vehicle battery 10 is charged with a charging voltage Ej higher than the overhead wire voltage Ea.

電動車2が惰行状態のときに、運転士が操作するマスターコントローラによりブレーキ指令が発せられると、VVVFインバータ7はブレーキ動作を開始する。導電動機8は、その回転周波数に対してブレーキ力指令に応じたブレーキ力を発生する電動機回転周波数より低い周波数(両者の周波数の差が滑り周波数であり、ブレーキの場合はマイナスの値となる)で励磁される。即ち、誘導電動機8は発電機として作用し、ブレーキ力を発生する。それ故、VVVFインバータ7はコンバータとして作用し、直流側であるDCLINK4に順変換された直流パワーが戻り、車載バッテリ10に回生充電される。 When a brake command is issued by the master controller operated by the driver while the electric vehicle 2 is in the coasting state, the VVVF inverter 7 starts a braking operation. Induction motor 8 is the difference in frequency of the rotary relative to the brake force lower frequency than the motor rotation frequency to generate a braking force corresponding to the command (both slip frequency, if the brake becomes a negative value ) Is excited. That is, the induction motor 8 acts as a generator and generates a braking force. Therefore, the VVVF inverter 7 acts as a converter, and the direct-current power that has been forward-converted to the DCLINK 4 that is the direct-current side returns, and the in-vehicle battery 10 is regeneratively charged.

DCLINK4に供給された直流パワーは、電圧補償装置26による充電作用によって、架線1に逆流することなく、車載バッテリ10に確実に回生充電される。つまり、ブレーキ作用による発生電力の全てが電圧補償装置26のサイリスタ変換器31により効率良く車載バッテリ10に回生充電される。   The direct current power supplied to the DCLINK 4 is reliably regeneratively charged to the in-vehicle battery 10 without flowing backward to the overhead wire 1 by the charging action by the voltage compensation device 26. That is, all of the electric power generated by the braking action is efficiently regeneratively charged to the in-vehicle battery 10 by the thyristor converter 31 of the voltage compensation device 26.

誘導電動機8の発生パワーの全てを、架線1に逆流させないようにして車載バッテリ10に充電させるためには、第2,第4電圧検出器13,15からの検出電圧を比較して、両電圧がほぼ等しくなるように制御する。この場合、コントローラ35は、サイリスタS6〜S6の制御位相角αを制御し、電圧補償装置26の出力電圧を変えて、第1電流検出器16の電流値が零になるように制御する。   In order to charge the vehicle-mounted battery 10 so that all the generated power of the induction motor 8 does not flow backward to the overhead line 1, the detected voltages from the second and fourth voltage detectors 13 and 15 are compared, Are controlled to be substantially equal. In this case, the controller 35 controls the control phase angle α of the thyristors S6 to S6, changes the output voltage of the voltage compensator 26, and controls the current value of the first current detector 16 to be zero.

動車2が非電化区間を行する場合、図1−2に示すように、パンタグラフ3が下降されるので、電動車2が行するための電力は、最早、架線1から供給されることはない。運転士が操作するマスターコントローラにより力行指令が発せられると、コントローラ35は放電用スイッチ28を点弧するようにゲート駆動回路34に駆動信号を出力するので、放電用スイッチ28はゲート駆動回路34からの点弧信号により導通状態になる。 As shown in cases, 1 -2 electrostatic Dosha 2 to luck line non electrified section, since the pantograph 3 is lowered, the power for the electric vehicle 2 is luck line, longer, it is supplied from the overhead wire 1 Never happen . When powering instruction by the master controller luck Intensifier operates is generated, since the controller 35 outputs a drive signal to the gate drive circuit 34 so as to ignite the discharge switch 28, the discharge switch 28 is a gate drive circuit 34 It becomes a conduction state by the ignition signal from.

それ故、車載バッテリ10の電力は放電用スイッチ28を経てVVVFインバータ7に直接に供給される。このとき、VVVFインバータ7は、車載バッテリ10から電力を受け、マスターコントローラからの速度指令信号に応じてインバータ制御するので、誘導電動機8は、VVVFインバータ7から供給される3相交流の電圧と周波数とに応じて回転駆動される。   Therefore, the electric power of the in-vehicle battery 10 is directly supplied to the VVVF inverter 7 through the discharge switch 28. At this time, the VVVF inverter 7 receives electric power from the in-vehicle battery 10 and performs inverter control in accordance with a speed command signal from the master controller. Therefore, the induction motor 8 has the three-phase AC voltage and frequency supplied from the VVVF inverter 7. It is driven to rotate according to the above.

電動車2が非電化区間を惰行運行中に、運転士が操作するマスターコントローラによりブレーキ指令が発せられると、コントローラ35は充電用スイッチ29を点弧するようにゲート駆動回路34に駆動信号を出力するので、充電用スイッチ29はゲート駆動回路34からの点弧信号により導通状態になる。 The electric vehicle 2 is not electrified section in惰Gyoun row, the brake command is issued by the master controller motorman operates, the controller 35 drives the signal to the gate drive circuit 34 so as to ignite the charging switch 29 Therefore, the charging switch 29 is turned on by the ignition signal from the gate drive circuit 34.

この場合、前述したように、VVVFインバータ7はブレーキ動作を開始し、誘導電動機8は発電機として作用するので、VVVFインバータ7はコンバータとして作用し、変換された直流パワーは、DCLINK4、充電用スイッチ29を経て車載バッテリ10に直接に回生充電される。   In this case, as described above, the VVVF inverter 7 starts a braking operation, and the induction motor 8 acts as a generator. Therefore, the VVVF inverter 7 acts as a converter. 29, the in-vehicle battery 10 is directly regeneratively charged.

次に、コントローラ35により実行される車載バッテリ10への充電動作について、図1−4の機能ブロック図に基づいて説明する。バッテリ充電装置25による車載バッテリ10への充電は、基本的には定電流充電で行なう。そのため、電流基準値IKと電圧補償装置26からの出力電流値を比較し、この出力電流が一定になるような制御を行なう。尚、電流基準値とは、定電流方式によるバッテリ充電での基本的な充電電流であり、本願では、IKで表記している。 Next, the operation of charging the vehicle battery 10 which is executed by the controller 35 will be described with reference to the functional block diagram of FIG. 1 -4. Charging of the in-vehicle battery 10 by the battery charging device 25 is basically performed by constant current charging. Therefore, the current reference value IK and the output current value from the voltage compensator 26 are compared, and control is performed so that this output current becomes constant. The current reference value is a basic charging current in battery charging by a constant current method, and is indicated by IK in the present application.

電圧補償装置26からの出力電流は、第3電流検出器18で検出され、この出力電流が所定の電流基準値IKと比較される。「電圧補償装置26の出力電流>電流基準値IK」の場合には、電圧補償装置26の出力電圧を下げる方向の制御、即ち、「−信号」が次段の第3関数器35gに入力され、増幅器IT3(比例積分調節器として機能)で増幅され、電圧補償制御部26aにより、サイリスタ変換器31のための制御位相角(導通角)αを進める位相角制御が、「電圧補償装置26の出力電流=電流基準値IK」になるまで行なわれる。   The output current from the voltage compensator 26 is detected by the third current detector 18, and this output current is compared with a predetermined current reference value IK. When “the output current of the voltage compensator 26> the current reference value IK”, the control for decreasing the output voltage of the voltage compensator 26, that is, the “− signal” is input to the third function unit 35g in the next stage. The phase angle control that is amplified by the amplifier IT3 (functioning as a proportional integral controller) and advances the control phase angle (conduction angle) α for the thyristor converter 31 by the voltage compensation control unit 26a is “the voltage compensation device 26 The process is performed until “output current = current reference value IK”.

第3関数器35gの入力値は「零」となるが、次段の増幅器IT3は積分器であるので、ゲインは「∞」で入力値が「零」になっても、制御位相角αを進める制御状態は維持される。バッテリ充電電流は、架線電圧Eaと、車載バッテリ10及びその他の環境条件を加味して変更することが必要な場合がある。   Although the input value of the third function unit 35g is “zero”, the amplifier IT3 in the next stage is an integrator. Therefore, even if the gain is “∞” and the input value becomes “zero”, the control phase angle α is The advanced control state is maintained. The battery charging current may need to be changed in consideration of the overhead line voltage Ea, the in-vehicle battery 10 and other environmental conditions.

ここで、電化区間と非電化区間を直通で運転すると言うことは、非電化区間の線区長にも依るが、変電所から見れば、駆動パワーを供給する電動車2が増えたことになり、架線電圧Eaの電圧低下が大きくなる傾向を示す。 Here, it is said to operate the electrification period and non-electrified section in direct, although depending on the line section length of non-electrified section, when viewed from the substation, that increased electric vehicle 2 is for supplying driving power Therefore, the voltage drop of the overhead wire voltage Ea tends to increase.

従って、架線電圧Eaが大幅に低下した場合、充電動作を継続することは変電所に大きな負担を強いることになり、更なる架線電圧Eaの電圧低下を助長させることになる。このような場合には、充電電流を架線電圧Eaの低下に応じて減少させる。或いは架線電圧Eaが所定の最低電圧値以下になった場合には、充電動作を停止させるような制御を行なう。   Therefore, when the overhead wire voltage Ea is significantly reduced, continuing the charging operation imposes a heavy burden on the substation, and further promotes the voltage drop of the overhead wire voltage Ea. In such a case, the charging current is decreased according to the decrease in the overhead line voltage Ea. Alternatively, when the overhead line voltage Ea becomes equal to or lower than a predetermined minimum voltage value, control is performed to stop the charging operation.

−1に示すように、電圧低下検出器13Aから出力される電圧低下検出信号が「1」のときには、第2電圧検出器13で検出されたDCLINK電圧は所定の電圧を維持している。しかし、電圧低下検出器13Aからの電圧低下検出信号が「0」のときには、DCLINK電圧は所定の電圧以下であって、電圧低下状態である。電圧低下検出器13Aは、関数発生器であり、DCLINK電圧の大きさに応じて、「1」又は「0」の電圧検出信号を出力する。 As shown in FIG. 1 -1, when the voltage drop detection signal outputted from the voltage drop detector 13A is "1", dcLINK voltage detected by the second voltage detector 13 maintains a predetermined voltage . However, when the voltage drop detection signal from the voltage drop detector 13A is “0”, the DCLINK voltage is equal to or lower than a predetermined voltage and is in a voltage drop state. The voltage drop detector 13A is a function generator and outputs a voltage detection signal of “1” or “0” according to the magnitude of the DCLINK voltage.

−4に示す充電動作制御においては、電圧低下検出器13Aから出力される電圧検出信号が「0」であって、架線電圧Eaが最低電圧値以下になった場合は、電流基準値IKに検出信号の「0」を係数に置換え乗算して電流指令値を「0」として、充電動作を停止させるようにしている。尚、電流指令値とは、バッテリ充電電流を増減制御する場合の制御目標値であり、本願では、電流基準値IKに係数を乗算して算出している。電流基準値IKと電流指令値が等しい場合もありうる。 In charging operation control shown in FIG. 1 -4, the voltage detection signal output from the voltage drop detector 13A is "0", if the overhead wire voltage Ea falls below the minimum voltage value, the current reference value The charging operation is stopped by substituting the coefficient “0” of the detection signal with IK and multiplying the coefficient by setting the current command value to “0”. The current command value is a control target value when the battery charging current is controlled to increase / decrease, and is calculated by multiplying the current reference value IK by a coefficient in the present application. There may be a case where the current reference value IK is equal to the current command value.

車載バッテリ10に対する充放電電流は第4電流検出器19で検出されるので、コントローラ35の演算部35bは、この検出された充放電電流を積分して電流時間積を演算し、そのときの車載バッテリ10の温度、充電電圧等を加味して、車載バッテリ10のバッテリ容量を常に演算で求めるようにしている。   Since the charging / discharging current for the in-vehicle battery 10 is detected by the fourth current detector 19, the calculation unit 35b of the controller 35 calculates the current-time product by integrating the detected charging / discharging current. The battery capacity of the in-vehicle battery 10 is always obtained by calculation in consideration of the temperature of the battery 10, the charging voltage, and the like.

一方、電動車2の電化区間における運行状態は運行情報記憶部(記憶手段に相当する)35aにより前以って決められているで、充電可能時間演算部35hにより、充電可能な残り時間は、電化区間における電動車2の行位置に基づいて、時々刻々演算されている。また、車載バッテリ10のバッテリ容量は前述したように演算部35bにより常時演算されている。 On the other hand, operating conditions of the electrified section of the electric car 2 (corresponding to a storage unit) operation information storage unit than has been decided I previously by 35a, the chargeable time computing unit 35h, the remaining time available charge , based on luck row position of the electric car 2 in electrified sections are momentarily operation. Further, as described above, the battery capacity of the in-vehicle battery 10 is constantly calculated by the calculation unit 35b.

そこで、コントローラ35の充電電流演算部(演算手段に相当する)35cにより、バッテリ容量と充電可能残時間から、現在の充電電流で非電化区間に入る時点で、バッテリ容量を完全に回復できるかどうかについて、常に演算処理されている。もし、バッテリ容量の不足状態が予測される場合には、充電電流変更指令を出力して、充電電流を増加させる制御を行なう。 Therefore, (corresponding to the arithmetic means) charging current calculator of the controller 35 by 35c, the battery capacity and can be charged Zanji or inter et al, at the time when the current charging current into the non-electrified section, the battery capacity can be fully restored Whether or not it is always calculated. If a shortage of battery capacity is predicted, a charging current change command is output and control is performed to increase the charging current.

例えば、バッテリ容量を完全に回復させるために、充電電流を30%増やす必要がある場合には、電流基準値IKに係数「1.3」を乗算し、電流指令値を電流基準値IKの1.3倍とする。逆に、バッテリ容量の過剰状態が予測される場合には、充電動作を停止させるか、或いは充電電流を減らすように係数(例えば、0.85)を電流基準値IKに乗算する。   For example, when it is necessary to increase the charging current by 30% in order to fully recover the battery capacity, the current reference value IK is multiplied by a coefficient “1.3”, and the current command value is set to 1.3 times the current reference value IK. To do. On the other hand, when an excessive battery capacity state is predicted, the charging operation is stopped or the current reference value IK is multiplied by a coefficient (for example, 0.85) so as to reduce the charging current.

次に、電化区間におけるブレーキについて説明する。
図1−1の電圧補償装置26は、前述したように、基本的には定電流動作を行なっているが、電動車2がブレーキ運転を行なう場合、車載バッテリ10に充電する充電電流値を変えなければ、ブレーキパワーの全てを車載バッテリ10に回生充電させることはできない場合がある。
Next, the brake in the electrified section will be described.
As described above, the voltage compensator 26 in FIG. 1-1 basically performs a constant current operation. However, when the electric vehicle 2 performs a brake operation, the charging current value for charging the in-vehicle battery 10 is changed. If not, the vehicle battery 10 may not be able to recharge all of the brake power.

ブレーキ制御が開始されると、コンデンサ11のフィルターキャパシタ電圧が突き上げられ、第2電圧検出器13のDCLINK電圧が上昇するので、このDCLINK電圧を電圧基準値VKと比較し、「DCLINK電圧>電圧基準値VK」の場合には、差電圧が「+」になる。 When the brake control is started, the filter capacitor voltage of the capacitor 11 is pushed up, and the DCLINK voltage of the second voltage detector 13 is increased. Therefore, this DCLINK voltage is compared with the voltage reference value VK, and “DCLINK voltage> voltage reference In the case of the value VK, the differential voltage is “+”.

その結果、この「+」信号が第2関数器35fを経て次の比例積分増幅器IT2で増幅され、その出力が電流基準値IKに乗算され電流指令値が増加されるので、電圧補償装置26の制御位相角αを遅らせて電圧補償装置26の出力電圧を上げる方向に制御されることになり、充電電流が増加し、第2電圧検出器13のDCLINK電圧と電圧基準値VKとの差が「0」になるまで継続して、充電電流変更制御が行なわれる。   As a result, this “+” signal is amplified by the next proportional integration amplifier IT2 via the second function unit 35f, and its output is multiplied by the current reference value IK to increase the current command value. The control phase angle α is delayed and the output voltage of the voltage compensator 26 is controlled to increase, and the charging current increases. The difference between the DCLINK voltage of the second voltage detector 13 and the voltage reference value VK is “ The charging current change control is continued until “0” is reached.

しかし、ブレーキによる電動車2の行速度が低下するのに応じて発生パワーが減少し、第2電圧検出器13からのDCLINK電圧が時間の経過に伴って順次低下する。そして、「DCLINK電圧<電圧基準値VK」の状態になると、差電圧が「−」に変わる。この場合には、第2関数器35fと比例積分増幅器IT2が協働して電圧補償装置25の制御位相角αを進めて電圧補償装置26の電圧を下げる方向に制御されることになる。 However, power generated is reduced in response to the luck line speed of the electric car 2 by the brake is reduced, dcLINK voltage from the second voltage detector 13 is reduced successively with time. When the “DCLINK voltage <voltage reference value VK” state is reached, the differential voltage changes to “−”. In this case, the second function unit 35f and the proportional integration amplifier IT2 cooperate to advance the control phase angle α of the voltage compensator 25 and to control the voltage of the voltage compensator 26 to decrease.

即ち、常に差電圧が「0」になるように、ブレーキパワーの減少に応じて位相角変更制御が行なわれ、電流指令値もブレーキパワーの減少に応じて下げるように制御される。このようにして、ブレーキ電流の架線1への流出防止の制御が行なわれる、ブレーキの末期であって、ブレーキ電流が充電電流の基準値IK以下になった場合、充電電流の不足分は架線1から供給される。 That is, phase angle change control is performed according to the decrease in brake power so that the differential voltage is always “0”, and the current command value is also controlled to decrease according to the decrease in brake power. In this way, control for preventing the brake current from flowing into the overhead line 1 is performed. However , when the brake current is equal to or lower than the reference value IK of the charge current at the end of the brake, the shortage of the charge current is determined by the overhead line. 1 is supplied.

つまり、架線1への流出電流(架線流出電流であって、架線1への流出方向を「正」とする)を第1電流検出器16で検出し、この架線流出電流を架線電流零基準値KIZと比較する。この架線流出電流が存在する場合には、次の第1関数器35eの入力信号が「−」であるので、第1関数器35eの出力信号は「+」となる。更に、次段の比例積分増幅器IT1で増幅する。その出力を電圧基準値VKとDCLINK電圧の比較点(図1−4のCP)に加える。 In other words, the outflow current to the overhead line 1 (the outflow current of the overhead line, and the outflow direction to the overhead line 1 is “positive”) is detected by the first current detector 16, and this overhead line outflow current is detected as the zero reference value of the overhead line current. Compare with KIZ. When this overhead wire outflow current exists, the input signal of the next first function unit 35e is “−”, and therefore the output signal of the first function unit 35e is “+”. Further, it is amplified by the proportional integration amplifier IT1 in the next stage. It adds the output to the comparison point of the voltage reference value VK and DCLINK voltage (CP in FIG. 1 -4).

の結、電流指令値を増加させ、電圧補償装置26の制御位相角αを遅らせ、電圧補償装置26の出力電圧を上げ、「架線電流=架線電流零基準値KIZ」になるように制御する。ここで、第1関数器35eは積分器であるので、ゲイン「∞」で且つ入力信号が「零」であっても、制御位相角αを遅らせる制御状態は維持される。逆に、「架線電流>架線電流零基準値KIZ」の場合には、架線1から流入する電流は制約を受けない。例えば、「ブレーキ電流<充電電流の基準値IK」の場合には、不足する電流が架線1から流入する。 Results of that increases the current command value, delaying the control phase angle α of the voltage compensator 26, raising the output voltage of the voltage compensator 26, so that the "overhead wire current = overhead wire current zero reference value KIZ" Control. Here, since the first function unit 35e is an integrator, the control state in which the control phase angle α is delayed is maintained even when the gain is “∞” and the input signal is “zero”. On the other hand, when “overhead current> overhead current zero reference value KIZ”, the current flowing from the overhead line 1 is not restricted. For example, if “brake current <reference value IK of charging current”, insufficient current flows from the overhead wire 1.

ただし、非電化区間では、電圧補償装置26は使用されない。非電化区間に進入するに際して、電磁接触器21が開成(OFF状態)され、パンタグラフ3が下げられる。そこで、非電化区間の行に際して、第1電圧検出器12からのパンタ電圧が無いとする「Hレベル信号」と、パンタグラフ3が下降していることを示すインターロック「Hレベル信号」がAND素子40に入力される。 However, the voltage compensator 26 is not used in the non-electrified section. When entering the non-electric section, the electromagnetic contactor 21 is opened (OFF state), and the pantograph 3 is lowered. Therefore, when luck row of non-electrified section, the "H level signal" pantograph voltage from the first voltage detector 12 is that there is no interlock indicating that the pantograph 3 is falling "H level signal" AND Input to the element 40.

そこで、非電化区間における切換え制御部35dは、AND素子40から出力される「Hレベル信号」を受けた状態で、マスターコントローラから「力行指令」CRを受けた場合には、放電用スイッチ28に点弧信号を供給してON状態に切換える。このとき、電圧補償装置26の動作は停止されているので、車載バッテリ10に蓄積されている電力は、電圧補償装置26による放電ロスを回避した状態で、VVVFインバータ7に直接に供給され、車載バッテリ10の電力による力行動作が可能になる。   Therefore, when the switching control unit 35d in the non-electrified section receives the “power running command” CR from the master controller while receiving the “H level signal” output from the AND element 40, the switching control unit 35d Supply an ignition signal to switch to the ON state. At this time, since the operation of the voltage compensator 26 is stopped, the electric power stored in the in-vehicle battery 10 is directly supplied to the VVVF inverter 7 in a state where discharge loss by the voltage compensator 26 is avoided, and the in-vehicle battery The power running operation by the electric power of the battery 10 becomes possible.

電化区間における切換え制御部35dは、非電化区間であって、マスターコントローラから「ブレーキ指令」CBを受けた場合には、充電用スイッチ29に点弧信号を供給してON状態に切換える。このとき、電圧補償装置26の動作は停止されているので、VVVFインバータ7からの変換パワーは、電圧補償装置26による充電ロスを回避した状態で、変換電力の全てが充電用スイッチ29を介して車載バッテリ10に効率良く直接回生充電される。 Switching controller 35d in the non-electrified section is a non-electrified section, when receiving a "brake command" CB from the master controller switches the ON state to supply the two-point ignition signal charging switch 29. At this time, since the operation of the voltage compensator 26 is stopped, the conversion power from the VVVF inverter 7 is such that all of the converted power passes through the charging switch 29 in a state where charging loss by the voltage compensator 26 is avoided. The in-vehicle battery 10 is directly regeneratively charged efficiently.

このように、電動車2が非電化区間を行するに際して、電圧補償装置26を使用せず、車載バッテリ10が放電用スイッチ又は充電用スイッチ29を介してVVVFインバータ7に直接に接続される。即ち、VVVFインバータ7側から見ると、車載バッテリ10は単なる電源と見なされ、電化区間を行する際の架線1と同様に、電力供給手段として作用する。 In this way, the electric car 2 is luck line non electrified section, without using the voltage compensator 26, is directly connected to the VVVF inverter 7 via the vehicle-mounted battery 10 is a discharge switch or charging switch 29 . That is, when viewed from the VVVF inverter 7 side, the vehicle-mounted battery 10 is considered merely power, similarly to the overhead wire 1 when luck rows electrified section, acting as a power supply means.

一般に、鉄道車両用のVVVFインバータ7と誘導電動機8で構成される駆動システムは、電化区間を行中に架線電圧Eaが大幅に変動した場合でも、安定行が可能なように設計されている。そこで、非電化区間の行時に、車載バッテリ10から出力される駆動電圧に大きな変動が生じた場合でも、電化区間を行するのと同様に、駆動システムを何ら支障なく駆動制御することができる。 In general, the drive system composed of the induction motor 8 and VVVF inverter 7 for a railway vehicle, even when the overhead wire voltage Ea the electrified section in luck line varies significantly, and is designed so as to stably luck line can Yes. Therefore, when luck row of non-electrified section, even when a large fluctuation in the driving voltage output from the vehicle battery 10 occurs, as well as to luck rows electrified section, be without any trouble driving controlling the drive system it can.

この実施例で説明した電動車2は、一般に「バッテリ駆動電車」と呼ばれ、高電圧(例えば、600V〜800V)且つ大容量(例えば、150〜200AH)の車載バッテリ10を搭載する必要がある。この種の車載バッテリ10は、外形寸法においても、重量においても大型になる。そのため、車載バッテリ10を1台の車両に纏めて搭載することは、スペース的にも重量的にも困難であり、幾つかの車両2a,2bに分散して搭載する必要がある。 The electric vehicle 2 described in this embodiment is generally called a “battery- driven train ” and needs to be equipped with a vehicle-mounted battery 10 having a high voltage (for example, 600 V to 800 V) and a large capacity (for example, 150 to 200 AH). . This type of in-vehicle battery 10 is large in terms of external dimensions and weight. For this reason, it is difficult to mount the in-vehicle battery 10 together in one vehicle in terms of space and weight, and it is necessary to disperse and mount the vehicle-mounted battery 10 on several vehicles 2a and 2b.

更に、車載バッテリ10高電圧且つ大容量であることから、何らかの原因により短絡回路が構成された場合に、車載バッテリ10から流出する事故電流も大電流となり、この事故電流を確実に遮断するために、図2−1に示すように、8つのバッテリユニット10A〜10Hの接続部の各々に、第1,第2遮断器35,36の8つの遮断用接点35a〜35d,36a〜36dが夫々対応させて介設されている。 Furthermore, since the vehicle battery 10 is a high voltage and large capacity, when due to some reason Litan fault circuit is configured, the fault current flowing out of the vehicle battery 10 also becomes large current, the fault current reliably in order to block, as shown in FIG. 2 -1, each of the connecting portions of the eight battery units 10A to 10H, first, eight blocking contacts 35a~35d of the second circuit breakers 35, 36, 36a to 36d is provided corresponding to each.

1,第2遮断器35,36の何れかにより事故電流を感知ると、第1,第2遮断器35,36が遮断動作し、対応する遮断用接点35a〜35d又は36a〜36dが一斉に開成される。更に、開成された方の第1,第2遮断器35,36の連動補助接点により、開成せずに残った他方の第1,第2遮断器35,36の外部トリップ機構に作動信号を入れ、他方の第1,第2遮断器35,36を強制的に開成させる。 First, if you sense the fault current by either of the second circuit breakers 35, 36, first and second circuit breakers 35, 36 are cut off operation, corresponding blocking contacts to 35a~35d or 36a~36d Will be established all at once. Furthermore, an operating signal is input to the external trip mechanism of the other first and second circuit breakers 35 and 36 remaining unopened by the interlocking auxiliary contact of the opened first and second circuit breakers 35 and 36. The other first and second circuit breakers 35 and 36 are forcibly opened.

その結果、これら8つの遮断用接点35a〜35d,36a〜36dが開成され、車載バッテリ10は、開成された8つの遮断用接点35a〜35d,36a〜36dにより8つのバッテリユニット10A〜10Hに分割されるので、乗客や乗員の感電防止、つまり車載バッテリ10に対する安全対策を確実なものにすることができる。 As a result, these eight breaking contacts 35a to 35d and 36a to 36d are opened, and the in-vehicle battery 10 is divided into eight battery units 10A to 10H by the opened eight breaking contacts 35a to 35d and 36a to 36d. Therefore, it is possible to prevent the electric shock of passengers and passengers, that is, to ensure safety measures for the in-vehicle battery 10.

このように、電力を蓄電可能な車載バッテリ10と行駆動用誘導電動機8とを備え、電化区間と非電化区間とに亙って連続して行可能な電動車2における車載バッテリ10に対するバッテリ充電装置25により、電動車2が電化区間を行中に、運行情報から求めた充電可能時間に基づいて演算した充電電流となるように電圧補償装置26が制御され、電動車2が電化区間の行中に車載バッテリ10を充電させることができる。 Thus, a vehicle-mounted battery 10 capable storing power and luck line driving induction motor 8, for the vehicle-mounted battery 10 in luck line capable electric vehicle 2 is continuously over on the electrified section and a non-electrified section the battery charging device 25, the electric vehicle 2 is electrified section in luck rows are controlled voltage compensator 26 so that the charging current has been calculated based on chargeable time obtained from the operation information, the electric vehicle 2 is electrified can fully charging the vehicle battery 10 while luck line interval.

電化区間においては、誘導電動機8は架線1から電力供給を受ける代わりに、充電された車載バッテリ10から電力を受けることができ、電動車2は電化区間に続く非電化区間を何ら支障なく確実に完走することができる。 In the non- electrified section, the induction motor 8 can receive power from the fully- charged on-board battery 10 instead of receiving power from the overhead line 1, and the electric vehicle 2 has no trouble in the non-electrified section that follows the electrified section. You can complete the race without fail.

電制御装置27は、電動車2のブレーキ時に、DCLINK4から架線1に逆流させることなく、誘導電動機8で発生した電力の全てを車載バッテリ10に回生充電するように電圧補償装置26を制御するので、架線1に回生しても回生失効等で無駄になるような電力を、無駄なく且つ効率良く車載バッテリ10に回生充電させることができる。 Charging control unit 27, when the electric car 2 brake, without backflow from DCLINK4 the overhead wire 1 to control the voltage compensator 26 to regenerative charging all power generated by the induction motor 8 in the vehicle battery 10 Therefore, even if it regenerates to the overhead wire 1, the electric power which is wasted by regeneration invalidation etc. can be recharged to the vehicle-mounted battery 10 efficiently without waste.

非電化区間において充電制御装置27は、車載バッテリ10の充電電力を誘導電動機8に直接供給するための放電用スイッチ28を設け、電圧補償装置26の作動を停止し、放電用スイッチ28を閉成するので、電圧補償装置26の余分な制御を中止することができ、車載バッテリ10に蓄電されている電力を放電用スイッチ28を介して誘導電動機8に直接に供給して、電動車2を行させることができる。 The charge control device 27 in the non-electrified section, the discharge switch 28 for supplying direct charging power of the battery 10 to the induction motor 8 is provided to stop the operation of the voltage compensator 26, the discharge switch 28 closed Therefore, the excessive control of the voltage compensation device 26 can be stopped, and the electric power stored in the in-vehicle battery 10 is directly supplied to the induction motor 8 via the discharge switch 28 to it is possible to luck line.

即ち、車載バッテリ10から誘導電動機8に至る放電回路に、電圧補償装置26が介在せず、放電動作を妨げるような抵抗体が一切存在しないので、電圧補償装置26による放電ロスを確実に回避でき、車載バッテリ10に蓄積した電力の全てを電動機に効率良く供給することが可能になる。 That is, the voltage compensation device 26 does not intervene in the discharge circuit from the in-vehicle battery 10 to the induction motor 8, and there is no resistor that prevents the discharge operation. Therefore, it is possible to reliably avoid the discharge loss caused by the voltage compensation device 26. , it becomes possible efficiency good rather subjected supply to the motor all the power accumulated in the vehicle battery 10.

充電制御装置27は、電動車2のVVVFインバータ7と誘導電動機8から構成され、電化区間を行中に架線電圧Eaが大幅に変動した場合でも、安定行が可能で、車載バッテリ10から出力される駆動電圧に大きな変動が生じた場合でも、駆動システムを制御することができる。 The charge control device 27 is configured as VVVF inverter 7 of the electric car 2 from the induction motor 8, even when the overhead wire voltage Ea the electrified section in luck line varies significantly, and stable luck line can, car mounting battery even when a large variation occurs in the driving voltage output from 10, it is possible to control the drive system.

導電動機8からの発生電力を車載バッテリ10に直接供給するための充電用スイッチ29を設け、電圧補償装置26の作動を停止し、充電用スイッチ29を閉成するので、発生電力の車載バッテリ10への充電回路に、電圧補償装置26が介在せず、充電を妨げるような抵抗体が一切存在しないので、電圧補償速26による充電ロスを回避でき、発生電力て充電用スイッチ29を介して車載バッテリ10に効率良く直接回生充電が可能になる。 The charging switch 29 for supplying directly the power generated from the induction motor 8 in the vehicle battery 10 is provided, electrostatic actuation of the pressure compensator 26 is stopped, so closing the charge switch 29, the power generated onboard the charging circuit to the battery 10, without intervening the voltage compensator 26, the resistance, such as to prevent charge does not exist at all, can avoid charge loss due to voltage compensation speed 26, all the switch for charging the power generated The vehicle-mounted battery 10 can be directly and regeneratively charged via 29.

更に、DCLINK4の電圧が所定電圧以下になったことを検出する電圧低下検出器13Aで電圧低下が検出されると、充電制御装置27は電圧補償装置26による充電動作を停止させるので、架線1に電力を供給する変電所電力供給負担を軽減させ、更なる架線電圧Eaの低下を防止することができる。 Further, when the voltage of DCLINK4 voltage drop in the voltage drop detector 13 A for detecting that equal to or less than a predetermined voltage is detected, since the charge control device 27 stops the charging operation by the voltage compensator 26, the overhead line 1 power supply load of the substation supplying electric power to mitigate the reduction of further overhead line voltage Ea can be prevent to.

次に、前記実施例を部分的に変更した変更形態について説明する。
1)図1−3に示すように、パンタグラフ3とDCLINK4との間に逆流防止ダイオード(逆流防止スイッチ手段に相当する)37を挿入させる構成を説明する。
Next, a modified embodiment in which the above embodiment is partially modified will be described.
1) As shown in FIG. 1 -3, pantograph 3 and corresponds to the blocking diode (backflow prevention switch means between the DCLINK4) illustrating the configuration for inserting the 37.

電動車2Aが電化区間の行に際して、力行時及びブレーキ時の何れの場合でも、VVVFインバータ7によりパワー制御が行なわれる。駆動電源が架線1から供給される場合でも、車載バッテリ10から供給される場合でも、VVVFインバータ7から見れば同様である。従って、電圧補償装置26が無くても、VVVFインバータ7が車載バッテリ10に直接接続されていれば、VVVFインバータ7は電化区間の行時と同様に、力行動作及びブレーキ動作する。 Upon luck line of the electric vehicle 2A is electrified section, in any case at the time of power running and braking, power control is performed by the VVVF inverter 7. Even if the driving power is supplied from the overhead wire 1, even when supplied from a vehicle-mounted battery 10 is the same when viewed from VVVF inverter 7. Thus, even without voltage compensation device 26, if it is connected directly to the VVVF inverter 7-vehicle battery 10, VVVF inverter 7 in the same manner as in the luck row of electrified section, the power-running operation and operates the brake.

化区間を行する際のブレーキ時は、電圧補償装置26を使用しない方が、車載バッテリ10への充電ロスを回避する意味で望ましい。即ち、電圧補償装置26は定電流充電のみを扱うようにし、逆流防止ダイオード37をパンタグラフ3とDCLINK4との間に介設するだけで、ブレーキ時に発生するブレーキ電流の架線1への逆流防止のために、何ら特別な制御を行なう必要がなくなる。それ故、ブレーキ電流を扱わない電圧補償装置26の小型化、低コスト化を図ることができ、コントローラ35による充電制御を省略することができる。 During braking when luck rows electrification interval, is better not to use the voltage compensator 26, it has to desirable in the sense of avoiding the charging loss to the vehicle battery 10. That is, the voltage compensator 26 handles only constant current charging, and the backflow prevention diode 37 is interposed between the pantograph 3 and the DCLINK 4 to prevent backflow of brake current generated during braking to the overhead line 1. In addition, no special control is required. Therefore, downsizing of the voltage compensation device 26 does not handle the braking current, Ki de is possible to reduce the cost, it can be omitted charging control by the controller 35.

更に、電圧補償装置26と並列に充電用スイッチ29を接続し、ブレーキ電流が電圧補償装置26をバイパスして直接に車載バッテリ10へ回生充電されるようにし、回生パワーの制御はVVVFインバータ7によって行なう。このように、ブレーキ電流の車載バッテリ10への回生充電に際して電圧補償装置26を使用しないので、車載バッテリ10への回生充電電流の流入を妨げるものは無く、発生パワーは直接にVVVFインバータ7から車載バッテリ10に回生可能である。 Further, a charging switch 29 is connected in parallel with the voltage compensator 26 so that the brake current bypasses the voltage compensator 26 and is directly regeneratively charged to the in-vehicle battery 10 so that the regenerative power is controlled by the VVVF inverter 7. To do. As described above, since the voltage compensation device 26 is not used for regenerative charging of the in-vehicle battery 10 with the brake current, there is nothing that prevents the inflow of the regenerative charging current into the in-vehicle battery 10, and the generated power is directly transmitted from the VVVF inverter 7 to the in-vehicle. The battery 10 can be regenerated.

車載バッテリ10へ回生充電電流が電圧補償装置26の設定電流以下になれば、電圧補償装置26に自動的に切り替わり、充電用スイッチ29には逆電圧が印加されるので、充電用スイッチにサイリスタ等の事故消弧能力の無いスイッチング素子を使用できる。これにより、電圧補償装置26の小型化が可能になる。   When the regenerative charging current to the in-vehicle battery 10 becomes equal to or lower than the set current of the voltage compensator 26, the voltage compensator 26 is automatically switched, and a reverse voltage is applied to the charging switch 29. The switching element without accident extinguishing capability can be used. Thereby, the voltage compensator 26 can be downsized.

2)実施例において、電圧補償装置26複数のサイリスタS1〜S6を用いた他励式のサイリスタ変換器31と、サイリスタからなる放電用スイッチ28及び充電用スイッチ29を採用したが、GTO(ゲート・ターンオフ・サイリスタ)を使用してもよく、また高周波動作が可能なIGBT(インシュレーテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ)、更には、パワーMOSFET(メタル・オキサイド・セミコンダクタ型FET)を使用するようにしてもよい。 2) In the embodiment, the separately-excited thyristor converter 31 using the plurality of thyristors S1 to S6 of the voltage compensator 26 , and the discharge switch 28 and the charge switch 29 made of thyristors are used. turn-off thyristor) may be used, also capable of high frequency operation IGBT (insulation federated gate bipolar transistor) or, more, to use the power MOSFET (metal oxide Semiconductor-type FET) May be.

3)前述した実施例において、駆動用電動機は、3相の誘導電動機8に限られものではなく、例としては永久磁石同期電動機であってもよい。 3) In the embodiment described above, drive-movement motor, not limited to the induction motor 8 of three-phase, it may be a permanent magnet synchronous motor as an example.

4)実施例において、サイリスタ変換器31の電源として、専用の3相交流を発生する電源変換器32を用いたが、電動車2,2Aに装備している補助電源を適用し、商用周波数の交流を適用してもよい。 In 4) Example, as a power source for the thyristor converter 31, it is used the power converter 32 that generates a three-phase alternating current dedicated auxiliary power supply equipped in an electric vehicle 2,2A was applied, a commercial frequency the AC may be applied.

5)さらには逆流防止ダイオード37に代えて、サイリスタ等の半導体スイッチで構成してもよ、サイリスタを採用する場合は、電化区間において発生する回生電圧でゲートに点弧信号を供給してもよい。 5) Further in place of the blocking diode 37, rather it may also be constituted by a semiconductor switch of thyristors, when employing thyristor, a firing signal subjected feeding to the gate by the regenerative voltage generated in electrified sections Also good.

6)本発明は以上説明した実施例に限定されるものではないが、当業者であれば、本発明の趣旨の範囲、本願実施例に種々の構成を付加して実施することができる。 6) The present invention is such to be limited to the embodiments described above Iga, those skilled in the art within the scope of the Purport of the present invention, carried out by adding various configurations to the gun Example it is Ru can.

本発明の実施例に係るバッテリ充電装置の電化区間における回路図である。It is a circuit diagram in the electrification area of the battery charging device which concerns on the Example of this invention. 非電化区間における図1−1相当図である。FIG. 1 is a diagram corresponding to FIG. 1-1 in a non-electrified section. 変更形態に係る図1−1相当図である。FIG. 11 is a view corresponding to FIG. 充電制御を説明する機能ブロック図である。It is a functional block diagram explaining charge control. 遮断器の遮断用接点を介在させた車載バッテリの構成図である。It is a block diagram of the vehicle-mounted battery which interposed the contact for a circuit breaker. バッテリ電圧と架線電圧と制御位相角の関係を示す図表である。It is a graph which shows the relationship between a battery voltage, an overhead wire voltage, and a control phase angle. サイリスタ変換器の順変換動作(1)を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining the forward conversion operation | movement (1) of a thyristor converter. サイリスタ変換器におけるV相−U相励磁の説明図である。It is explanatory drawing of V phase-U phase excitation in a thyristor converter. サイリスタ変換器におけるW相−U相励磁の説明図である。It is explanatory drawing of W phase-U phase excitation in a thyristor converter. サイリスタ変換器におけるW相−V相励磁の説明図である。It is explanatory drawing of W phase-V phase excitation in a thyristor converter. サイリスタ変換器の順変換動作(2)を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining the forward conversion operation | movement (2) of a thyristor converter. サイリスタ変換器におけるV相−U相励磁の説明図である。It is explanatory drawing of V phase-U phase excitation in a thyristor converter. サイリスタ変換器におけるW相−U相励磁の説明図である。It is explanatory drawing of W phase-U phase excitation in a thyristor converter. サイリスタ変換器におけるW相−V相励磁の説明図である。It is explanatory drawing of W phase-V phase excitation in a thyristor converter. サイリスタ変換器の順逆変換を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining the forward / reverse conversion of a thyristor converter. サイリスタ変換器におけるV相−U相励磁の説明図である。It is explanatory drawing of V phase-U phase excitation in a thyristor converter. サイリスタ変換器におけるV相−U相励磁の説明図である。It is explanatory drawing of V phase-U phase excitation in a thyristor converter. サイリスタ変換器におけるW相−U相励磁の説明図である。It is explanatory drawing of W phase-U phase excitation in a thyristor converter. サイリスタ変換器の逆変換動作(1)を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining the reverse conversion operation | movement (1) of a thyristor converter. サイリスタ変換器におけるV相−U相励磁の説明図である。It is explanatory drawing of V phase-U phase excitation in a thyristor converter. サイリスタ変換器におけるW相−U相励磁の説明図である。It is explanatory drawing of W phase-U phase excitation in a thyristor converter. サイリスタ変換器におけるW相−U相励磁の説明図である。It is explanatory drawing of W phase-U phase excitation in a thyristor converter. サイリスタ変換器の逆変換動作(2)を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining the reverse conversion operation | movement (2) of a thyristor converter. サイリスタ変換器におけるV相−U相励磁の説明図である。It is explanatory drawing of V phase-U phase excitation in a thyristor converter. サイリスタ変換器におけるV相−U相励磁の説明図である。It is explanatory drawing of V phase-U phase excitation in a thyristor converter. サイリスタ変換器におけるW相−U相励磁の説明図である。It is explanatory drawing of W phase-U phase excitation in a thyristor converter.

1 架線
2 電動車
2A 電動車
3 パンタグラフ
4 DCLINK
8 誘導電動機
10 車載バッテリ
13A 電圧低下検出器
25 バッテリ充電装置
26 電圧補償装置
27 充電制御装置
28 放電用スイッチ
29 充電用スイッチ
31 サイリスタ変換器
32 電源変換器
34 ゲート駆動回路
35 コントローラ
35c 充電電流演算部
37 逆流防止ダイオード
S1〜S6 サイリスタ
1 Overhead Line 2 Electric Car 2A Electric Car 3 Pantograph 4 DCLINK
8 Induction motor 10 On-board battery 13A Voltage drop detector 25 Battery charger 26 Voltage compensator 27 Charge controller 28 Discharge switch 29 Charge switch 31 Thyristor converter
32 Power converter 34 Gate drive circuit 35 Controller 35c Charging current calculator 37 Backflow prevention diodes S1 to S6 Thyristor

Claims (5)

電力エネルギを蓄電可能な車載バッテリと、電化区間においては架線からパンタグラフを介して電力供給され、非電化区間においては前記車載バッテリから電力供給され、車両を駆動する駆動用電動機とを備え、電化区間と非電化区間とに亙って連続して行可能な鉄道車両における前記車載バッテリに対する充電装置であって、
予め運行情報を記憶した記憶手段と前記電化区間を行中に前記車載バッテリへ充電電流を前記運行情報から求めた充電可能時間に基づいて決定する演算手段とを有する充電制御手段と、
前記架線に電気的に接続されるDCLINKと前記車載バッテリとに接続され、直流から3相交流に変換する電源変換器と、この3相交流を直流に再変換する他励式変換器とを備え、前記演算手段で決定した充電電流で前記車載バッテリに充電するように前記充電制御手段で充電電流を調節可能な電圧補償手段と、
前記車載バッテリの充電電力を前記電動機に供給する放電用スイッチ及び前記電動機からの発生電力を前記車載バッテリに回生充電する充電用スイッチとを備え、
前記放電用スイッチと前記充電用スイッチとは並列配置され、且つ前記DCLINKと前記車載バッテリとに接続され、
前記非電化区間において前記充電制御手段は、前記電圧補償手段の作動を停止し、前記放電用スイッチを閉成すると共に前記充電用スイッチを開成する一方、ブレーキ時には、前記充電用スイッチを閉成すると共に前記放電用スイッチを開成することを特徴とする鉄道車両におけるバッテリ充電装置。
And vehicle-mounted battery capable of storing power energy, in electrified sections are powered via the pantograph from the overhead wire, in a non-electrified sections are powered from the vehicle battery, and a driving movement for the motor for driving the vehicle, electric the charging apparatus for the vehicle battery in luck line capable railcar continuously over into the section and the non-electrified section,
A charge control unit and a calculation means for determining, based on the pre-charge current to the previous SL-vehicle battery operation information and the stored memory means the electrified section in luck row can be charged was calculated from the luck line information Time ,
A DCLINK that is electrically connected to the overhead wire and the in-vehicle battery, and includes a power converter that converts direct current to three-phase alternating current, and a separately-excited converter that reconverts the three-phase alternating current to direct current , Voltage compensation means capable of adjusting the charging current by the charging control means so as to charge the vehicle-mounted battery with the charging current determined by the computing means;
A discharge switch for supplying charging power of the in-vehicle battery to the electric motor, and a charging switch for regeneratively charging the in-vehicle battery with electric power generated from the electric motor ,
The discharging switch and the charging switch are arranged in parallel, and connected to the DCLINK and the in-vehicle battery,
In the non-electrification period, the charge control means stops the operation of the voltage compensation means, closes the discharge switch and opens the charge switch, and closes the charge switch during braking. to open the discharge switch with battery charging apparatus in the railway vehicle, characterized in.
前記充電制御手段は、前記電化区間のブレーキ時には、前記DCLINKから前記架線に逆流させることなく、前記電動機で発生した電力を、前記車載バッテリに回生充電するよう前記電圧補償手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両におけるバッテリ充電装置。 Said charging control means, wherein at the time of electrification section of brake, before Symbol without flowing back into the overhead line from dcLINK, the power generated by the motor, to regenerative charging the vehicle battery, said voltage compensation means controlling the battery charging device in a railway vehicle according to claim 1, wherein the. 前記電化区間のブレーキ時には、前記DCLINKから前記架線へ電流が逆流するのを防止する逆流防止スイッチ手段を、前記パンタグラフと前記DCLINKとの間に設けたこと、を特徴とする請求項2に記載の鉄道車両におけるバッテリ充電装置。 The backflow prevention switch means for preventing a current from flowing back from the DCLINK to the overhead line during braking in the electrification section is provided between the pantograph and the DCLINK . Battery charger for railway vehicles. 複数の遮断用接点を有する遮断器を設け、前記車載バッテリは複数のバッテリユニットを直列に接続して構成され、これら複数のバッテリユニットの接続部の各々に前記遮断器の遮断用接点を介設したこと、を特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の鉄道車両におけるバッテリ充電装置。 A circuit breaker having a plurality of breaker contacts is provided, and the in-vehicle battery is configured by connecting a plurality of battery units in series, and a breaker contact of the breaker is interposed in each connection portion of the plurality of battery units. The battery charger for a railway vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein 前記DCLINKの電圧が所定電圧以下になったことを検出する電圧低下検出器を設け、この電圧低下検出器で電圧低下を検出すると、前記充電制御手段が前記電圧補償手段による充電動作を停止させること、を特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の鉄道車両におけるバッテリ充電装置。
A voltage drop detector for detecting that the voltage of the DCLINK has become equal to or lower than a predetermined voltage is provided, and when the voltage drop is detected by the voltage drop detector, the charge control means stops the charging operation by the voltage compensation means. The battery charging device for a railway vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein:
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